阅读说明：本技术 一种板式复合关节的刚度调节方法 (Rigidity adjusting method of plate type composite joint ) 是由 董永 柳禄泱 曹广如 曾慧 张志强 张胜发 于 2020-04-20 设计创作，主要内容包括：一种板式复合关节的刚度调节方法,在橡胶关节中安装金属关节,并在橡胶关节中设置端板、中间隔板和橡胶体,让橡胶体将中间隔板和端板硫化成一个整体,使得金属关节在径向方向挤压中间隔板时,橡胶体会产生形变从而缓冲金属关节在径向方向的移动。中间隔板包括竖隔板和横隔板,让竖隔板和横隔板一体成型,将横隔板设置为圆环状,将竖隔板设置为空心圆管状,并将横隔板无缝连接在竖隔板的外侧。辅助环内壁与中间板组成存在间隙,在间隙消失前产品提供小刚度的性能,便于车辆正常运行。当车辆启动制动时,间隙消失,提供大刚度。车辆挂钩时,间隙消失,能够承受冲击载荷。复合关节中设置金属关节,能让车辆的径向和轴向承载能力大,偏扭刚度小。(A metal joint is installed in a rubber joint, an end plate, a middle partition plate and a rubber body are arranged in the rubber joint, the middle partition plate and the end plate are vulcanized into a whole by the rubber body, and when the middle partition plate is extruded by the metal joint in the radial direction, the rubber body can deform to buffer the movement of the metal joint in the radial direction. The intermediate baffle comprises a vertical baffle and a transverse baffle, the vertical baffle and the transverse baffle are integrally formed, the transverse baffle is arranged into a circular ring shape, the vertical baffle is arranged into a hollow circular tube shape, and the transverse baffle is connected to the outer side of the vertical baffle in a seamless mode. The inner wall of the auxiliary ring and the middle plate form a gap, and a product has low rigidity before the gap disappears, so that the vehicle can normally run conveniently. When the vehicle starts to brake, the gap disappears, providing a large stiffness. When the vehicle is hooked, the gap disappears, and the impact load can be borne. The metal joint is arranged in the composite joint, so that the radial and axial bearing capacity of the vehicle is large, and the deflection rigidity is small.)

一种板式复合关节的刚度调节方法

技术领域

本发明涉及车辆的一种缓冲装置及缓冲方法，具体涉及一种安装在车钩中的复合关节。

背景技术

目前铁路机车制造过程中，相邻的两节车厢之间广泛采用车钩连接，车钩作为车辆的关键部件，其对车辆的动力学性能和运行品质有着重要的影响。随着铁路提速、重载战略的实施，车钩因缺少变刚度，因橡胶部件的疲劳损坏而影响机车运行性能的故障逐渐增多，机车运行的稳定性变差，给行车安全造成了隐患。

目前的车钩有的是刚性连接，缓冲性能很差。也有的车钩具有缓冲结构，但在刚度调节方面较单一，缺少变刚度，难以满足车辆在大载荷下，以较小的刚度启动具备良好的缓冲性能；而紧急刹车或转弯时能产生变刚度，从而大幅度增加车钩处的刚度，确保车辆的稳定性能。

通过国内检索发现以下专利与本发明有相似之处：申请号为CN201611127572.1，名称为“阻尼式车钩”的发明涉及一种阻尼式车钩，包括底座、轴承座、销轴座、中轴、关节轴承、限位块、两个缓冲组件和两个固定座，两个固定座与底座固定连接，且固定座内设有滑移孔，所述轴承座的两端分别与固定座的滑移孔连接，且轴承座的两端均安装有缓冲组件，关节轴承与轴承座连接，销轴座通过中轴与关节轴承连接，所述底座上设有限位孔，轴承座上设有伸入限位孔的限位端，且限位块具有两个，分别安装在限位端的两侧，并位于限位孔内。本发明用于连接相邻车厢，并且能够随着车体完成各个方向的角度位移，使乘客乘坐舒适。

申请号为CN201510970168.X，名称为“公铁两用车牵引装置”的发明公开了一种公铁两用车牵引装置，包括直线导轨模组、牵引座、中心销、牵引杆、横向止挡和垂向止挡，所述牵引座与直线导轨模组固定连接，牵引座具有安装空间，所述中心销穿过安装空间且轴向固定在牵引座上，所述牵引杆的一端通过关节轴承可转动地安装在位于安装空间内的中心销销身上，牵引杆的另一端伸出安装空间之外并且带有用于连接车钩的车钩连接板，所述横向止挡和垂向止挡固定在牵引座的安装空间，所述牵引杆的杆身能与横向止挡和垂向止挡相接触。此发明能够使公铁两用车实现直线、曲线或坡度行进安全通过。

上述专利虽然也都涉及到了车钩中的缓冲结构，但其缓冲的方法不是采用上、下端板与横隔板硫化在一起，并使上端板、上橡胶体、下端板和下橡胶体都与竖隔板之间保留有一定间距的间隙，来进行径向方向的刚度调节和缓冲。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何改变车辆的车钩中的缓冲结构，从而对车钩中的复合关节的刚度进行调节，使之满足日益提高的车辆动力性能要求。

针以上述问题，本发明提出的技术方案是：一种板式复合关节的刚度调节方法，在橡胶关节中安装金属关节，并在橡胶关节中设置端板、中间隔板和橡胶体，让橡胶体将中间隔板和端板硫化成一个整体，使得金属关节在径向方向挤压中间隔板时，橡胶体会产生形变从而缓冲金属关节在径向方向的移动。

优选的，中间隔板包括竖隔板和横隔板，让竖隔板和横隔板一体成型，将横隔板设置为圆环状，将竖隔板设置为空心圆管状，并将横隔板无缝连接在竖隔板的外侧；橡胶体是将横隔板和端板硫化成一个整体，从而调节复合关节在径向方向的刚度。

优选的，端板包括上端板和下端板，在横隔板的上方设置上端板，用橡胶体将上端板与横隔板硫化在一起，从而能调节横隔板上方在径向方向的刚度。

优选的，在横隔板的下方设置下端板，也用橡胶体将下端板与横隔板硫化成一个整体，从而能调节横隔板下方在径向方向的刚度。

优选的，竖隔板与端板之间留有间隙，使得中间隔板相对于端板在径向方向运动时，先是橡胶体产生形变提供线性的刚度；而当中间隔板逐渐向端板移动直至竖隔板与端板相顶时，端板将产生阻止中间隔板移动的阻尼力，此时橡胶关节会产生变刚变。

优选的，橡胶关节还包括辅助环，辅助环设置在上端板与下端板之间，且辅助环还设置在横隔板的外侧；使竖隔板与端板之间留有间隙，辅助环与横隔板之间也留有间隙，且让辅助环与横隔板之间的间距小于竖隔板与端板之间的间距。

优选的，辅助环由弹性材料制成，当中间隔板相对于端板在径向方向运动时，先是橡胶体产生形变提供线性的刚度，而当横隔板逐渐向辅助环移动直至横隔板与辅助环相顶，并逐渐压紧辅助环时，辅助环会起到止挡作用，阻止中间隔板进一步移动，此时橡胶关节会产生变刚变。

本发明的有益技术效果是：辅助环内壁与中间板组成存在间隙，在间隙消失前产品提供小刚度的性能，便于车辆正常运行。当车辆启动制动时，间隙消失，提供大刚度。车辆挂钩时，间隙消失，能够承受冲击载荷。垂向方向，能够承受大载荷，能够保持车体的平稳性，并且在极端时支撑整个车体的重量。采用上下对称结构，有利于产品能够两节编组上下载荷的波动。

复合关节中设置金属关节，能让车辆的径向和轴向承载能力大，偏扭刚度小，金属关节，采用过盈压装，可以提升产品过曲线的能力，适应车体的浮动，匹配更好的车辆动力学性能。既能满足径向和轴向的需求，又能提供偏扭刚度小的性能，有利于车辆过小曲线能力。

且当车体上下浮动时，由金属关节提供无障碍偏转角度，当过曲线时，金属关节能够提供无障碍的转动，当车辆启动制动和挂车时，可以提供大的载荷，当正常运行时，橡胶能够提供小的刚度，舒适性更好。垂向方向载荷可以提供很大。该复合关节可以提供更好的动力学要求，脱轨系数更低，小曲线上运行，可以减缓轮对和钢轨的磨耗。

附图说明

图1为实施例一的复合关节的整体结构示意图；

图2为图1中去除销轴后的结构示意图；

图3为实施例一的橡胶关节的整体结构示意图；

图中：1橡胶关节、11上端板、12下端板、13上橡胶体、14下橡胶体、15竖隔板、16横隔板、17隔板通孔、18辅助环、21关节外圈、22关节内圈、221内圈通孔、23销轴。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步的描述：

实施例一

如图1和图3所示，复合关节包括橡胶关节1和金属关节，其中，橡胶关节1包括端板、中间隔板、橡胶体和辅助环18。而中间隔板包括竖隔板15和横隔板16，在竖隔板15中间开有贯通竖隔板15的隔板通孔17，使得竖隔板15为空心圆管状。横隔板16一体成型在竖隔板15的外侧，横隔板16为空心的圆环状。将中间隔板沿垂向方向剖开时，其剖面为两个横向的且相对分布的T字形剖面。

在横隔板16的上方设置有上端板11，在横隔板16与上端板11之间通过上橡胶体13硫化成一个整体。在横隔板16的下方设置有下端板12，在横隔板16与下端板12之间通过下橡胶体14硫化成一个整体。其中，上端板11、上橡胶体13、下端板12和下橡胶体14都是空心的圆环状，且上端板11、上橡胶体13、下端板12和下橡胶体14都与竖隔板15之间保留有一定间距的间隙S1，而横隔板16穿过所述的间隙S1，且横隔板16将所述的间隙分隔成上、下两个空心的圆环状间隙S1。

辅助环18设置在上端板11与下端板12之间，且辅助环18还设置在横隔板16的外侧，为了方便辅助的装配，辅助环18不宜设置成一个环状整体。本实施例中，辅助环18可以由弹性材料制成，辅助环18也可以是橡胶和金属硫化在一起，其中橡胶设置在辅助环18内侧，金属设置在辅助环18外侧。辅助环18为分瓣式结构，且辅助环18的瓣数为2瓣，所述2瓣辅助环18相顶在上端板11与下端板12之间，使得辅助环18在径向方向上总与横隔板16之间保留有一定间距的间隙S2。本实施例中，辅助环18与横隔板16之间的间隙S2要稍小于或等于上端板11和下端板12与横隔板16之间的间隙。

将端板、中间隔板和橡胶体硫化成一个整体，并装配好辅助环18后就组装成了橡胶关节1。将金属关节过盈配合安装在竖隔板15的隔板通孔17中，就能将金属关节和橡胶关节1组合成一个复合关节。然后可以将复合关节以过盈配合的方式安装在车钩内，使辅助环18、上端板11和下端板12的外侧与车钩的内侧都相顶。

如图1和图2所示，金属关节包括关节外圈21和关节内圈22，关节外圈21套在关节内圈22上，关节内圈22的中间开有贯通关节内圈22的内圈通孔221，销轴23以过盈配合的方式安装在所述的内圈通孔221中。关节内圈22的外侧表面为球面，关节外圈21的内侧表面为与关节内圈22的外侧表面相匹配的球面，使得销轴23转动时能带 动关节内圈22相对于关节外圈21转动。

如图1至图3所示，本实施例的复合关节中的金属关节主要提供轴向的大角度偏转能力和很小的偏转刚度，而复合关节中的橡胶关节1则主要提供良好的径向缓冲性能和较小的径向刚度。例如：将本实施例的复合关节安装在一个车钩内，而另一个车钩则铰接在销轴23的两端，车辆在转弯时，两个车钩会发生相对转动，由于复合关节中有金属关节，因此，车辆能很好的小半径转弯。而当车辆在大载荷下进行启动和制动的过程中，复合关节中的橡胶关节1能提供良好的缓冲性能。

具体来说，当将后面车厢的车钩铰接在销轴23上，而复合关节安装在前面车厢的车钩内，辆在大载荷下紧急制动时橡胶关节1提供的良好的缓冲性能是通过下述原理来实现的：由于惯性的作用后面车厢会通过后车钩32向前推动销轴23，使得金属关节向前推动中间隔板。而此时，由于辅助环18、上端板11和下端板12的外侧与前面车厢的前车钩31的内侧都相顶，因此，金属关节会相对于橡胶关节1在径向方向产生相对运动。相对运动时，首先会是上橡胶体13和下橡胶体14产生剪切形变提供阻尼力，起到缓冲的作用。随着金属关节相对于橡胶关节1进一步运动，横隔板16的外侧会与辅助环18相顶，由于辅助环18由弹性材料制成，因此，横隔板16向前挤压辅助环18时，辅助环18会产生形变提供阻尼力，进一步起到缓冲的作用。但由于辅助环18与前车钩31的内侧相顶，因此，辅助环18被压缩到一定程度后就难以进一步被压缩，此时，辅助环18会和前车钩31一起形成硬止档功能，使得复合关节产生变刚度，刚度大幅度提升，能阻止金属关节继续相对于橡胶关节1向前运动。

实施例二

与实施例一的不同之处在于，本实施例中没有辅助环18，中间隔板相对于端板在径向方向运动时，先是橡胶体产生形变提供线性的刚度。而当中间隔板逐渐向端板移动直至竖隔板15与端板相顶时，端板将产生阻止中间隔板移动的阻尼力，此时橡胶关节1会产生变刚变。本实施例的复合关节在径向方向上的缓冲性能会比实施例一差些，但本实施例也能应用于车辆对缓冲性能要求不高，而对车辆小曲率转弯要求高的工况中。

很显然，在不脱离本发明所述原理的前提下，作出的若干改进或修饰都应视为本发明的保护范围。