提高横向止挡使用性能的方法与流程

1.本发明涉及轨道车辆承载减震技术领域，尤其涉及提高横向止挡使用性能的方法。


背景技术：

2.横向止挡是常用的橡胶
‑
金属复合减振限位元件，被广泛应用于各种减振限位场所，尤其是在轨道机车车辆的转向架中应用十分普遍。目前，在轨道机车车辆中应用的横向止挡的主要功能是为车辆提供减震功能；在不同承载载荷下满足变刚度要求；并且具备特殊工况下的刚性止挡功能。
3.现有技术中，有如下专利涉及横向止挡的设计：1、如专利号为“201910806560.9”，专利名称为“一种非线性变刚度复合橡胶止挡方法及复合橡胶止挡”，公开了一种非线性变刚度复合橡胶止挡方法及复合橡胶止挡，根据机车车辆的横向限位要求，采取高分子材料的带凸块顶板与橡胶止挡结合形成的复合止挡，在小变形下通过橡胶止挡的形变为机车提供横向限位，且随着载荷的增大，橡胶慢慢与顶部的工装接触，呈现非线性变化，刚度也会呈现弱非线性变化；在大变形后，高分子材料的顶板上凸出部分与下部工装接触，实现刚性止挡功能，且顶板凸出部分与橡胶在横向也进行接触，也起到横向限位作用。该专利通过顶板凸块与橡胶止挡配合对机车车辆的横向限位进行变刚度限定，具有止挡前期刚度可调节，后期采用高分子材料作为刚性止挡镶嵌在产品内部的方法提供相对硬度的刚性止挡，实现止挡的综合性能提高。
4.但该专利中的横向止挡仍存在如下问题，如图1所示：1）当橡胶止挡2承受大载荷时，橡胶止挡2会发生变形而使得橡胶向周侧鼓出，橡胶止挡2承受的载荷越大，橡胶的变形越大，橡胶向周侧鼓出越严重，当橡胶的变形达到一定位置时，橡胶止挡2中鼓出的橡胶部分极易与相邻铁件发生反复接触、挤压和摩擦，尤其容易与其旁侧的安装螺栓发生接触、挤压和摩擦，将会大大降低产品的使用寿命和减振性能。
5.2）该专利中刚性止挡3位于底板4的上方且正常情况下与底板4不接触；刚性止挡3位于底板4的上方加大了产品生产的工艺难度，增大了材料成本和设计成本；另外该横向止挡的通用性不强，不便于根据不同产品的限位距离要求来设置或更换不同的刚性止挡。
6.3）该专利中橡胶止挡2中部开口处的橡胶自由面22为与横向止挡垂直中轴线l1平行的单段式直面，当橡胶止挡2承受大载荷时，单独段式直面的橡胶自由面22容易因载荷过大而褶皱断裂；且橡胶自由面22与橡胶止挡2连接处将堆积打折断裂，降低产品的使用寿命。
7.2、如专利号为“201820326785.5”，专利名称为“一种横向止挡结构及安装有该横向止挡的轨道车辆转向架”，公开了一种横向止挡结构及安装有该横向止挡的轨道车辆转向架，横向止挡结构包括底板及硫化在底板上的橡胶止挡，在底板上还设置有至少一组刚性止挡，橡胶止挡的高度大于所述刚性止挡的高度，刚性止挡与橡胶止挡之间留有第一间
隙，第一间隙保证在橡胶止挡被压缩至最大压缩量时与所述刚性止挡留有第二间隙。本实用新型优化了横向止挡的结构，将橡胶止挡与刚性止挡一体化，实现橡胶止挡与刚性止挡的整体式设计，不但结构简单，而且满足了车辆轻量化的设计要求，降低了成本，同时可有效控制横向止挡压缩量，为满足大轴重、小曲线要求，在车辆小曲线通过或大风条件下实现刚性限位，提高了车辆横向平稳性及乘坐的舒适度。
8.虽然该专利将刚性止挡设置在底板上，但该专利仍存在如下问题：如图2所示，该专利中橡胶止挡2位于底板4的中部上端，刚性止挡3位于底板4的上端且位于橡胶止挡2的两侧，当产品承受大载荷时，橡胶止挡2受压变形向周侧鼓出，不仅会与其侧部的安装孔5中的安装螺栓接触、挤压和摩擦，还有可能会与橡胶止挡2接触、挤压和摩擦，大大降低产品的使用性能和使用寿命。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于提供提高横向止挡使用性能的方法，通过在橡胶止挡外周面位于安装孔的内侧处设置防止橡胶变形时与安装螺栓互相干涉的缺面，加大橡胶止挡与安装孔之间的距离，以此增加橡胶变形时的形变容积空间，避免橡胶止挡由于变形往外鼓出与安装螺栓干涉而接触、挤压和摩擦。
10.为达到上述目的，本发明提出如下技术方案：提高横向止挡使用性能的方法，上述横向止挡包括橡胶止挡、刚性止挡和底板，底板上开设有位于橡胶止挡侧部的安装孔，横向止挡通过安装螺栓在安装孔处与横向止挡安装座固定连接，在橡胶止挡外周面位于安装孔的内侧处设置防止橡胶变形时与安装螺栓互相干涉的缺面，通过缺面加大橡胶止挡与安装孔之间的距离，以此增加橡胶变形时的形变容积空间，避免橡胶止挡由于变形往外鼓出与安装螺栓干涉而接触、挤压和摩擦。
11.优选的，在橡胶止挡外周面上以横向止挡的垂直中轴线l1为基准沿着m方向均匀的设置两个位于安装孔内侧的缺面，将橡胶止挡与m方向垂直的n方向上的主弧面与缺面之间通过圆弧一过渡。
12.优选的，将缺面设置成朝向横向止挡的垂直中轴线l1内凹的凹弧面，将凹弧面与安装螺栓相对设置且设于橡胶止挡在m方向的中部。
13.优选的，将凹弧面设置为与安装孔同圆心的圆弧凹弧面，通过调整凹弧面的半径r可调节橡胶止挡与安装孔之间的距离，以此适应不同工况下橡胶止挡的形变要求。
14.优选的，将缺面设置成垂直于底板的直切面，通过调整直切面与安装孔之间的距离，来适应不同工况下橡胶止挡的形变要求。
15.优选的，将橡胶止挡设于底板上端，在橡胶止挡与底板之间设置与底板形成一体式组件的刚性止挡，将刚性止挡设置于底板和橡胶止挡的中部并向上延伸至橡胶止挡上部的开口处；将刚性止挡中止挡头部外侧面设置成直面或从底板朝向横向止挡的垂直中轴线l1倾斜的锥面。
16.优选的，将橡胶止挡在开口处的橡胶自由面设置成朝向橡胶止挡外侧倾斜的两段以上的多段式型面结构，多段式型面结构形成多个拐点p，通过由多段式型面结构组成的橡胶自由面满足橡胶止挡的变刚度要求，且可避免橡胶止挡承受载荷时的橡胶自由面褶皱变形。
17.优选的，将橡胶止挡由多段式型面结构组成的橡胶自由面具体设为两段式锥形面的型面结构，分别为与橡胶止挡上端面相连的锥形面一和与刚性止挡顶面的薄层橡胶体相连的锥形面二；将锥形面一与横向止挡的垂直中轴线l1之间的角度b1设置成大于锥形面二与横向止挡的垂直中轴线l1之间的角度b2；将锥形面一的高度h4设置成小于锥形面二的高度h5。
18.优选的，在底板中部开设用于装配刚性止挡的通槽，在通槽的上端设置下沉式定位台阶；在刚性止挡上设置与下沉式定位台阶配合装配的定位凸台，将刚性止挡装配至底板的通槽内与底板成为一体式组件；通过调整刚性止挡凸出于底板上端的止挡头部的高度h1，可满足不同应用场景中刚性止挡不同限位距离的要求。
19.优选的，在底板外侧设置用于装配安装孔的下沉式安装台阶，通过调整下沉式安装台阶的高度h2，可调整不同应用场景中橡胶止挡的橡胶体积，实现对橡胶止挡整体刚度的调整。
20.本发明的有益效果：1、本发明通过在橡胶止挡外周面位于安装孔内侧处，即橡胶止挡的m方向上设置缺面，可加大橡胶止挡与安装孔之间的距离，进而增加橡胶止挡的橡胶在变形时的形变容积空间，在保证产品使用刚度及限位功能的前提下，避免橡胶止挡由于变形往外鼓出而与安装螺栓接触、挤压和摩擦，提高横向止挡的使用寿命。
21.2、将刚性止挡下置，即将刚性止挡设置在底板中部的通槽内使得刚性止挡和底板成为一体式组件结构。本发明中的刚性止挡下置，相比于刚性止挡设置在横向止挡上方的方案，结构和设计更简单，同时降低了工艺要求。
22.3、将橡胶止挡在开口处的橡胶自由面设置成朝向橡胶止挡外侧倾斜的两段以上的多段式型面结构，相对于单段直面结构的橡胶自由面，当橡胶止挡在承受载荷时，由多段式型面结构组成的橡胶自由面可以实现变刚度，且可避免或减小橡胶止挡在开口处的橡胶自由面褶皱变形，增加横向止挡的使用寿命。
23.4、在底板通槽的上端设置下沉式定位台阶；在刚性止挡上设置与下沉式定位台阶配合装配的定位凸台，将刚性止挡装配至底板的通槽内与底板成为一体式组件。该方案比采用整体材料加工的方式所用材料更少，设计成本更低，同时一体式组件中底板的通用性高，对不同刚性止挡高度要求的产品，只需调整刚性止挡凸出于底板上端的止挡头部的高度h1，即可满足不同应用场景中刚性止挡不同限位距离的要求，实现不同应用场合下产品不同限位距离的要求。
24.5、通过在底板外侧设置用于装配安装孔的下沉式安装台阶，通过调整下沉式安装台阶的高度h2，即可满足不同应用场景中橡胶止挡的橡胶体积，实现对横向止挡整体刚度的调整。
25.6、通过调整刚性止挡凸出于底板上端的止挡头部外侧面的型面结构，即可调整橡胶止挡的橡胶体积，调整橡胶止挡的刚度；同时还能通过调整止挡头部外侧面的型面结构来增加橡胶与刚性止挡的粘结面积，防止橡胶止挡脱落，提高横向止挡的使用寿命。
附图说明
26.图1为背景技术中对比文件一的结构示意图。
27.图2为背景技术中对比文件二的结构示意图。
28.图3为实施例一中横向止挡的整体装配图。
29.图4为实施例一中横向止挡的立体结构示意图。
30.图5为图4的俯视图。
31.图6为图5中a
‑
a方向的剖视图。
32.图7为实施例一中底板和刚性止挡的结构示意图。
33.图8为实施例二中底板和刚性止挡的结构示意图。
34.图9为实施例三中底板和刚性止挡的结构示意图。
35.图10为实施例四中横向止挡的立体结构示意图。
36.图11为图10的俯视图。
37.附图标记包括：1、横向止挡；2、橡胶止挡；3、刚性止挡；4、底板；5、安装孔；6、凹弧面；7、主弧面；8、圆弧一；9、开口；10、顶面；11、薄层橡胶体；12、圆弧二；13、锥形面一；14、锥形面二；15、橡胶止挡上端面；16、止挡头部外侧面；17、下沉式定位台阶；18、定位凸台；19、止挡头部；20、圆弧三；21、下沉式安装台阶；22、橡胶自由面；23、中心牵引系统；24、底板上端面；25、定位腰部；26、安装螺栓；27、直切面。
具体实施方式
38.以下结合附图3
‑
11对本发明做进一步详细描述。
39.实施例一如附图3
‑
7所示，提高横向止挡使用性能的方法，横向止挡1包括橡胶止挡2、刚性止挡3和底板4，底板4上开设有位于橡胶止挡2侧部的安装孔5，横向止挡1通过安装螺栓26在安装孔5处与横向止挡1安装座固定连接，在橡胶止挡2外周面位于安装孔5的内侧处设置防止橡胶变形时与安装螺栓26互相干涉的缺面，通过缺面加大橡胶止挡2与安装孔5之间的距离，以此增加橡胶变形时的形变容积空间，在保证产品使用刚度及限位功能的前提下，避免橡胶止挡2由于变形往外鼓出与安装螺栓26干涉而接触、挤压和摩擦。
40.如图3所示，本实施例中的横向止挡1用于转向架的中心牵引系统23中，用于满足不同承载载荷下的变刚度要求，对车辆进行减震，同时在特殊工况下的具备刚性的止挡功能。如图4和图5所示，在橡胶止挡2外周面位于安装孔5内侧处设置缺面，本实施例里的缺面为朝向横向止挡1垂直中轴线l1内凹的轴向凹弧面6，将凹弧面6与安装螺栓26相对设置且设于橡胶止挡2在m方向的中部，可增大橡胶止挡2与安装孔5之间的距离，进而增加橡胶止挡2的橡胶在变形时的形变容积空间，避免橡胶止挡2由于变形往外鼓出而与安装孔5内的安装螺栓26接触、挤压和摩擦，提高横向止挡1的使用寿命。
41.如图5所示，将凹弧面6设置为与安装孔5同圆心的圆弧凹弧面6，通过调整凹弧面6的半径r可调节橡胶止挡2与安装孔5之间的距离，以此适应不同工况下橡胶止挡2的形变要求。
42.如图5所示，在橡胶止挡2外周面上以横向止挡1的垂直中轴线l1为基准沿着m方向均匀的设置两个位于安装孔5内侧的凹弧面6，将橡胶止挡2与m方向垂直的n方向上的主弧面7与凹弧面6之间通过圆弧一8过渡，将圆弧一8的半径r设置成3mm
‑
8mm。通过将主弧面7与凹弧面6之间通过圆弧一8过渡，可以提整橡胶止挡2的刚度，同时避免橡胶止挡2在承受载
荷时橡胶在主弧面7与凹弧面6的连接处打折变形断裂；将圆弧一8的半径r设置成3mm
‑
8mm，若圆弧一8的半径r设置的过小如小于3mm，圆弧一8处的橡胶容易打折变形，若将圆弧一8的半径r设置的过大如大于8mm，则圆弧一8向外鼓出较多，则当橡胶止挡2受载荷时，圆弧一8有可能由于鼓出而与安装螺栓26接触与安装螺栓26造成干涉。本实施例中优选将圆弧一8的半径r设为5mm。
43.如图4和图6所示，将橡胶止挡2设于底板4上端，在橡胶止挡2与底板4之间设置与底板4形成一体式组件的刚性止挡3，将刚性止挡3设置于底板4和橡胶止挡2的中部并向上延伸至橡胶止挡2上部的开口9处，将刚性止挡3中止挡头部外侧面16设置成直面。下置设置的刚性止挡3，相比于刚性止挡3设置在横向止挡1上方的方案，结构和设计更简单，降低了工艺要求。
44.如图6所示，将橡胶止挡2在开口9处的橡胶自由面22设置成朝向橡胶止挡2外侧倾斜的两段以上的多段式型面结构，多段式型面结构形成多个拐点p，通过由多段式型面结构组成的橡胶自由面22满足橡胶止挡2的变刚度要求，且可避免橡胶止挡2承受载荷时的橡胶自由面22褶皱变形。相比于单段直面结构的橡胶自由面22，当橡胶止挡2在承受载荷时，两段以上的锥形面结构的橡胶自由面22可以实现变刚度，且沿着锥形面逐渐形变，可以避免或减小橡胶止挡2在开口9处的橡胶自由面22褶皱变形，增加横向止挡1的使用寿命。
45.如图6所示，将刚性止挡3位于开口9处的顶面10设置成平行于橡胶止挡上端面15的直面，在刚性止挡3的顶面10上硫化薄层橡胶体11对刚性止挡3进行保护；将锥形面与薄层橡胶体11通过圆弧二12过渡。薄层橡胶体11可以对刚性止挡3进行保护，防止刚性止挡3被水或灰尘腐蚀，增加使用寿命；锥形面与薄层橡胶体11通过圆弧二12过渡，使得橡胶止挡2在承受载荷时，橡胶在锥形面与薄层橡胶体11的连接处是从锥形面向薄层橡胶体11处逐渐贴近的，可防止锥形面与薄层橡胶体11之间的橡胶在承受载荷时堆积打折。
46.如图4和图6所示，将橡胶止挡2由多段式型面结构组成的橡胶自由面22具体设为两段式锥形面的型面结构，分别为与橡胶止挡上端面15相连的锥形面一13和与刚性止挡3顶面10的薄层橡胶体11相连的锥形面二14；将锥形面一13与横向止挡1的垂直中轴线l1之间的角度b1设置成大于锥形面二14与横向止挡1的垂直中轴线l1之间的角度b2，因此橡胶止挡2的开口9从刚性止挡3处往上开口逐渐增大，相对于单独式直面结构或者开口逐渐缩小的结构，本方案中的橡胶止挡2在受载荷时，在开口9处的橡胶自由面22不容易堆积打折；将锥形面一13的高度h4设置成小于锥形面二14的高度h5，因此橡胶体积较大的锥形面二14的高度较大，可以增加橡胶止挡2的刚度，增加使用寿命。
47.如图7所示，在底板4中部开设用于装配刚性止挡3的通槽，在通槽的上端设置下沉式定位台阶17；在刚性止挡3上设置与下沉式定位台阶17配合装配的定位凸台18，将刚性止挡3装配至底板4的通槽内与底板4成为一体式组件。刚性止挡3可通过过盈压装的方式或焊接的方式与底板4装配成一体式组件，本实施例优选为焊接的方式。在保证安装螺栓26的安装高度h3不变的情况下，通过调整下沉式定位台阶17的高度h2，可对橡胶止挡2中橡胶的体积进行调整，实现对横向止挡1整体刚度的调整；将刚性止挡3和底板4设置成一体式组件，比采用整体材料加工的方式所用材料更少，设计成本更低，同时一体式组件中底板4的通用性高，对不同刚性止挡3高度要求的产品，只需调整刚性止挡3凸出于底板4上端的止挡头部19的高度h1，即可满足不同应用场景中刚性止挡3不同限位距离的要求。
48.如图7所示，通过调整刚性止挡3凸出于底板4上端的止挡头部19的高度h1，可满足不同应用场景中刚性止挡3不同限位距离的要求；将止挡头部19的外周面与底座上端面24通过圆弧三20过渡。不同场景中限位距离可通过调整止挡头部19的高度h1来实现，适用性强。
49.如图7所示，在底板4外侧设置用于装配安装孔5的下沉式安装台阶21，通过调整下沉式安装台阶21的高度h2，可满足在不同应用场景中对橡胶止挡2的橡胶体积的调整，并实现对橡胶止挡2整体刚度的调整。
50.实施例二如附图8所示，本实施例与实施例一的区别在于，将止挡头部外侧面16设成从底板4朝向横向止挡1的垂直中轴线l1倾斜的锥面，可以增大橡胶止挡2中橡胶的体积，增大横向止挡1的刚度。
51.实施例三如图9所示，本实施例与实施二的区别在于，在止挡头部外侧面16上设置了朝向横向止挡1的垂直中轴线l1内凹的定位腰部25，橡胶止挡2在定位腰部25处硫化橡胶，一方面定位腰部25可以增加橡胶止挡2与刚性止挡3之间橡胶的粘结面积，使得橡胶止挡2与刚性止挡3连接的更稳定，增加横向止挡1的使用寿命；另一方面定位腰部25设置在橡胶止挡2与凹弧面6相同的m方向上，可以对凹弧面6处的刚度进行补强，提高橡胶止挡2的整体刚度。
52.实施例四如图10
‑
11所示，本实施例与实施例三的区别在于，将缺面设置成垂直于底板4的直切面27，本方案工艺简单，通过调整直切面27与安装孔5之间的距离，可以适应不同工况下橡胶止挡2的形变要求。
53.以上实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本发明的实施方式做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。