【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于车身抗侧滚装置，更具体地，涉及一种柔性刚度的抗侧滚装置、轨道交通车辆及抗侧滚刚度可变的计算方法。
技术介绍
1、抗侧滚装置是装配在车体和转向架之间，用于提高车体侧滚刚度的关键部件，是利用金属弹性扭力杆在受到扭矩作用时产生扭转变形而提供抗扭转反力矩的装置，用于抑制车辆在转弯、侧风等情况下的车体绕纵轴侧滚。车辆在上下坡、重载等情况，车体相对于转向架的下沉通过两侧对称的二系簧承载，抗侧滚扭力杆两端发生同方向的扭转，此时扭力杆不受到扭转扭矩，不限制车体垂向运动，此时二系簧起主要作用。当车辆在小曲线转弯、侧风作用下绕运行纵轴发生相对转动时，左右二系簧受到的压力不同，因此其压缩量不相等，此时抗侧滚左右两侧的拉压杆向相反的上下运动，并通过摇臂传递到扭力杆使其发生扭转变形，扭力杆由于弹性变形产生抗扭反力矩，在拉压杆上形成和车体侧滚方向相反的抗侧滚力矩，阻止车体发生更大的侧滚。二系簧和抗侧滚共同起到阻止车体侧滚作用，抗侧滚由于使用金属弹性扭力杆，其抗侧滚刚度比空气弹簧大，补偿了二系悬挂的抗侧滚刚度，确保车辆运行平稳安全。
2、如果车辆在大曲线弯道、上下坡或直线路段行驶时具备较低的抗侧滚刚度，在小曲线弯道、大侧向风下又具备较高的抗侧滚刚度，则可以确保运行安全性的同时提高运营舒适性。现有结构抗侧滚装置的刚度较高，比如摇臂热装结构、花键结构、折弯型结构等，抗侧滚装置的抗侧滚刚度和扭力杆的直径正向相关，其加工成型后由于扭力杆直径不发生变化，其抗侧滚刚度保持不变。该类抗侧滚装置安装后车体与转向架之间的支撑连接较“硬”，会降低车辆柔
技术实现思路
1、本专利技术为克服现有抗侧滚装置改变在车辆侧滚时的刚度时存在结构复杂，需要的安装空间和避位空间大等问题，提供了一种柔性刚度的抗侧滚装置，以及基于该抗侧滚装置的轨道交通车辆。
2、本专利技术还提供包括该抗侧滚装置的抗侧滚刚度可变的计算方法。
3、本专利技术是通过以下技术方案实现的：
4、一种柔性刚度的抗侧滚装置，包括拉压杆、轴承座、弹性衬套、扭力杆和摇臂，所述扭力杆通过弹性衬套和轴承座内孔连接，扭力杆两端通过摇臂与拉压杆连接；
5、所述弹性衬套包括骨架内圈、骨架外壳和多层橡胶，多层橡胶上设有空隙缺口，所述多层橡胶包括内层橡胶和外层橡胶，内层橡胶的硬度比外层橡胶硬度高。
6、进一步地，所述空隙缺口包括外层橡胶上高度h不低于外层橡胶厚度的空隙缺口一。
7、进一步地，所述空隙缺口还包括内层橡胶设置的空隙缺口二，给外层橡胶受压变形后留出空间，避免外层橡胶压出衬套骨架之外。
8、进一步地，所述弹性衬套上设有两个空隙缺口一和两个空隙缺口二，且空隙缺口一和空隙缺口二相间设置。
9、进一步地，所述内层橡胶的硬度为70～90ha，拉断伸长率≥150％、回弹性≥39％，外层橡胶的硬度为40～60ha、拉断伸长率≥180％、回弹性≥45％。
10、进一步地，所述骨架内圈和骨架外壳为金属材料，使其具备合适结构强度。
11、一种基于所述柔性刚度的抗侧滚装置的抗侧滚刚度可变的计算方法，柔性刚度抗侧滚受到载荷后的侧滚位移包括两阶段：
12、第一阶段：低载荷下，即弹性衬套径向变形≤h时，整个抗侧滚装置的侧滚高度为弹性衬套外层橡胶变形h1+纯扭转侧滚高度h2，该阶段抗侧滚刚度计算为：
13、
14、其中，抗侧滚装置刚度为k1，侧滚长度为l，弹性衬套变形量≤h时的径向刚度为k1，抗侧滚纯侧滚的刚度为k2；
15、第二阶段：高载荷下，即弹性衬套径向变形＞h时，整个抗侧滚装置的侧滚高度为：弹性衬套外圈固定径向位移h+纯扭转侧滚高度h2，该阶段抗侧滚刚度计算为：
16、
17、其中，抗侧滚装置刚度为k2，车体侧滚载荷为f，侧滚长度为l，抗侧滚纯侧滚的刚度为k2。
18、进一步地，低载荷下，抗侧滚合计位移：
19、h＝h1+h2
20、弹性衬套变形量h1为：
21、
22、抗侧滚纯侧滚变形h2为：
23、
24、其中，车体侧滚载荷为f。
25、进一步地，低载荷下，车体合计侧滚角度：
26、
27、抗侧滚刚度为：
28、
29、其中，m为车辆侧滚扭矩；m＝f×l，f为侧滚力大小，通常指作用于抗侧滚拉压杆上的竖直方向载荷；l为车体侧滚长度，通常指抗侧滚拉压杆间距。
30、一种轨道交通车辆，包括上述的柔性刚度的抗侧滚装置，所述抗侧滚装置和构架、车体有两种连接方式：一种为轴承座底座和构架连接，拉压杆另一端和车体连接；另一种为轴承座底座和车体连接，拉压杆另一端和构架连接。
31、与现有技术相比，有益效果是：
32、本专利技术将抗侧滚装置轴承座内的弹性衬套设置为多层橡胶-金属结构，使其径向刚度呈现梯度变化，利用多层橡胶的硬度和强度不同的特点，使其在初始变形时的径向刚度呈现较低水平，配合增加橡胶空隙或避位的方式控制弹性衬套径向位移量和提供变形空间。
33、本专利技术将所述的径向刚度梯度变化的弹性衬套和特定侧滚刚度的扭杆组件组合，使弹性衬套的径向位移和扭杆的扭转位移结合转变为整套抗侧滚装置的侧滚位移，由于弹性衬套的梯度刚度，以及与扭杆的扭转刚度并联，整套抗侧滚装置的系统刚度呈现曲线变化。
34、本专利技术所述的抗侧滚装置的刚度曲线变化呈现如下规律：在低载荷f1下，系统刚度保持较低水平且接近为定值，载荷超过f1后，系统刚度迅速升高，在达到额定载荷fq后系统刚度可达到理论设计值；当载荷继续升高时，系统刚度继续缓慢提升。
35、本专利技术所述方法通过调整弹性衬套阶段径向刚本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种柔性刚度的抗侧滚装置，其特征在于，包括拉压杆、轴承座、弹性衬套、扭力杆和摇臂，所述扭力杆通过弹性衬套和轴承座内孔连接，扭力杆两端通过摇臂与拉压杆连接；所述弹性衬套包括骨架内圈、骨架外壳和多层橡胶，多层橡胶上设有空隙缺口，所述多层橡胶包括内层橡胶和外层橡胶，内层橡胶的硬度比外层橡胶硬度高。
2.根据权利要求1所述柔性刚度的抗侧滚装置，其特征在于，所述空隙缺口包括外层橡胶上高度H不低于外层橡胶厚度的空隙缺口一。
3.根据权利要求1所述柔性刚度的抗侧滚装置，其特征在于，所述空隙缺口还包括内层橡胶设置的空隙缺口二。
4.根据权利要求1所述柔性刚度的抗侧滚装置，其特征在于，所述弹性衬套上设有两个空隙缺口一和两个空隙缺口二，且空隙缺口一和空隙缺口二相间设置。
5.根据权利要求1所述弹性衬套，其特征在于，所述内层橡胶的硬度为70～90HA，拉断伸长率≥150％、回弹性≥39％，外层橡胶的硬度为40～60HA、拉断伸长率≥180％、回弹性≥45％。
6.根据权利要求1所述弹性衬套，其特征在于，所述骨架内圈和骨架外壳为金属材料。<...
【技术特征摘要】
1.一种柔性刚度的抗侧滚装置，其特征在于，包括拉压杆、轴承座、弹性衬套、扭力杆和摇臂，所述扭力杆通过弹性衬套和轴承座内孔连接，扭力杆两端通过摇臂与拉压杆连接；所述弹性衬套包括骨架内圈、骨架外壳和多层橡胶，多层橡胶上设有空隙缺口，所述多层橡胶包括内层橡胶和外层橡胶，内层橡胶的硬度比外层橡胶硬度高。
2.根据权利要求1所述柔性刚度的抗侧滚装置，其特征在于，所述空隙缺口包括外层橡胶上高度h不低于外层橡胶厚度的空隙缺口一。
3.根据权利要求1所述柔性刚度的抗侧滚装置，其特征在于，所述空隙缺口还包括内层橡胶设置的空隙缺口二。
4.根据权利要求1所述柔性刚度的抗侧滚装置，其特征在于，所述弹性衬套上设有两个空隙缺口一和两个空隙缺口二，且空隙缺口一和空隙缺口二相间设置。
5.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：张传，杨冠男，彭丽军，刘伟，陈显文，明鑫，
申请(专利权)人：株洲九方装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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