中凹形疊層橡膠彈簧的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種車輛用減振部件，具體的說，涉及一種中凹形疊層橡膠彈簧。
【背景技術】
[0002]疊層橡膠彈簧是一種廣泛應用在軌道車輛二系懸掛及減振支座等領域的減振部件，在機車車輛、快速貨車等轉向架二系懸掛上應用尤為常見，具有可靠性高、檢修成本低、承載能力大且剪切剛度小的優點。軌道車輛提速后，其轉向架二系懸掛要求疊層橡膠彈簧應具備更小的水平剪切剛度和較小且均勻的橡膠應力，并要求橡膠彈簧具備更大的壓縮剪切變形能力。
[0003]現有疊層橡膠彈簧通常是由上襯板、下襯板、中間隔板和橡膠層硫化而成。中間隔板和橡膠層即彈簧的主體結構為軸對稱等半徑的圓形、球形或圓環形平板疊層結構，或為非軸對稱的矩形和橢圓形平板疊層結構。(I)主體為軸對稱等半徑的平板疊層結構，可保證水平方向相同的剪切剛度，金屬件和模具的加工相對簡單，但橡膠彈簧在承受較大的壓縮復合剪切變形工況時，主體為軸對稱等半徑的平板疊層結構的剪切大變形能力較差，導致橡膠層局部應力不均勻，影響產品壽命；
[0004](2)主體為非軸對稱的平板疊層結構，其結構組成較為靈活，可滿足特定空間內安裝問題，但其金屬件和模具的加工相對復雜，而且不能保證水平方向相同的剪切剛度。
[0005]中國專利號CN201020241544公開一種球面疊層橡膠彈簧，包括上端板、下端板，在上端板與下端板之間設有由隔板和橡膠層組合形成的橡膠金屬彈性體，橡膠層采用上下對稱結構，隔片以對稱軸為中心上下相向呈球面布置，上端板與下端板與橡膠接觸面也為球面，在端板處與橡膠接合面的球面曲率最大；在對稱面處的曲率最小。該橡膠彈簧可在同樣的垂向剛度下，降低剪切剛度，提高產品的疲勞性能。
[0006]上述球面疊層橡膠彈簧的隔片以對稱軸為中心上下相向呈球面布置，上下隔片均向中部隔片凹陷，當該橡膠彈簧在承受較大垂向力時，易導致隔片凹陷部位局部應力集中，無法在較大壓縮剪切復合變形時，得到均勻的橡膠應力。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種中凹形疊層橡膠彈簧，具備較小的水平剪切剛度、較小且均勻的橡膠應力，且具備更優異的壓縮剪切大變形能力。
[0008]本發明的技術方案是:中凹形疊層橡膠彈簧，包括硫化為一體的上襯板、下襯板、橡膠層和隔板，橡膠層和隔板位于上襯板和下襯板之間，隔板采用金屬圓平板結構，橡膠彈簧至少包括2層隔板和3層橡膠層，且橡膠層與隔板相間分布，橡膠層與隔板共同組成橡膠彈簧的主體結構，所述主體結構整體為軸對稱且上下對稱的中凹形疊層結構，在中部對稱面分別至上襯板和下襯板方向，橡膠層的厚度和半徑逐層增大，隔板與橡膠層有效接觸面的半徑隨橡膠層半徑逐層增大；每層橡膠層采用自上而下半徑均勻過渡的內陷類截錐形狀；每層橡膠層的側面采用向橡膠層內部凹陷的內陷弧曲面結構。該主體結構可保證各橡膠層在壓剪復合變形時最大應力分布小且分布均勻，避免局域應力集中，提高橡膠彈簧產品的抗疲勞壽命。
[0009]優選的是，所述隔板的層數為奇數層，橡膠層的層數為偶數層；橡膠彈簧主體結構的中部對稱面處為中間隔板，與中間隔板上下表面直接接觸的兩層橡膠層側面采用等半徑的內陷圓柱狀結構；等半徑的內陷圓柱狀結構的橡膠層的上表面半徑等于下表面半徑，橡膠層側面向橡膠層內部平滑凹陷，且橡膠層中部的半徑小于橡膠層的上表面半徑和下表面半徑。
[0010]優選的是，所述隔板的層數為奇數層，橡膠層的層數為偶數層；橡膠彈簧主體結構的中部對稱面處為中間隔板，與中間隔板上下表面直接接觸的兩層橡膠層側面采用非等半徑的內陷弧曲面結構；非等半徑的內陷弧曲面結構的橡膠層的上表面半徑大于或小于下表面半徑，每層橡膠層側面向橡膠層內部平滑凹陷，且橡膠層中部的半徑介于膠層的上表面半徑和下表面半徑之間。
[0011]優選的是，所述隔板的層數為7層，橡膠層的層數為8層。
[0012]優選的是，所述橡膠層的層數為奇數層，隔板的層數為偶數層，橡膠彈簧主體結構的中部對稱面處為中間橡膠層，中間橡膠層采用等半徑的內陷圓柱狀結構，等半徑的內陷圓柱狀結構的橡膠層的上表面半徑等于下表面半徑，橡膠層側面向橡膠層內部平滑凹陷，且橡膠層中部的半徑小于橡膠層的上表面半徑和下表面半徑。
[0013]優選的是，所述橡膠層的層數為7層，隔板的層數為6層。
[0014]優選的是，所述上襯板采用方形或圓形金屬平板，上襯板上設有上定位柱，上定位柱共有兩只，均布于上襯板的兩端，上定位柱用于從該橡膠彈簧的上端對橡膠彈簧進行定位。
[0015]優選的是，所述下襯板采用方形或圓形金屬平板，下襯板上設有下定位柱和安裝孔，下定位柱位于下襯板的幾何中心，安裝孔位于下襯板的四周，下定位柱和安裝孔分別用于從該橡膠彈簧的下端以及下端四周對橡膠彈簧進行定位。
[0016]優選的是，所述橡膠彈簧主體結構的整體中凹程度、橡膠層的層數為可調，可根據橡膠彈簧所需的垂向剛度值和剪切剛度值進行確定。
[0017]優選的是，所述橡膠彈簧主體結構的每層橡膠層的厚度、半徑和內陷弧曲面結構為可調，可根據橡膠彈簧所需的垂向剛度值和剪切剛度值進行確定。
[0018]本發明與現有技術相比的有益效果為:
[0019](I)與現有軸對稱式疊層橡膠彈簧相比，本發明橡膠彈簧采用主體結構整體為軸對稱且上下對稱的中凹形疊層結構，每層橡膠層外部曲面平滑過渡，在中部對稱面分別至上襯板和下襯板方向，橡膠層的厚度和半徑逐層增大，使得主體結構具有更小的水平剪切剛度、較小且均勻的橡膠應力，并具備更優異的壓縮剪切大變形能力，在較為惡劣的壓縮和剪切復合工況時，可保證各橡膠層的最大應力值仍然小且均勻；
[0020](2)本發明的橡膠彈簧結構針對提速后的軌道車輛，滿足高速列車轉向架二系懸掛要求疊層橡膠彈簧應具備更小的水平剪切剛度和較小且均勻的橡膠應力，且具備更大的壓縮剪切變形能力的要求；
[0021](3)橡膠彈簧主體結構的整體中凹程度、橡膠層的層數均可調；且每層橡膠層的厚度、半徑和內陷弧曲面結構均為可調，可根據橡膠彈簧需要的垂向剛度值和剪切剛度值進行確定，以滿足不同安裝部位和安裝要求；
[0022](4)本發明的橡膠彈簧的結構簡單，各金屬件和模具加工成本低，橡膠型面相對簡單，生產工藝性更穩定。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明橡膠彈簧結構示意圖(一)；
[0024]圖2為本發明橡膠彈簧結構示意圖(二)；
[0025]圖3為等半徑的內陷圓柱狀結構橡膠層的結構示意圖；
[0026]圖4為非等半徑的內陷弧曲面結構橡膠層的結構示意圖；
[0027]圖5為本發明橡膠彈簧結構示意圖(三)。
[0028]圖中，I上襯板；2下襯板；3橡膠層；4隔板；5上定位柱；6下定位柱；7安裝孔。
【具體實施方式】
[0029]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。
[0030]實施例1
[0031]參見圖1，本發明公開一種中凹形疊層橡膠彈簧，主要用于提速軌道車輛轉向架二系懸掛，是一種橡膠與金屬板復合形成的疊層橡膠彈簧。本發明的橡膠彈簧包括硫化為一整體的上襯板1、下襯板2、橡膠層3和隔板4。該橡膠彈簧至少包括2層隔板4和3層橡膠層3。橡膠層3和隔板4位于上襯板I和下襯板2之間，且橡膠層3與隔板4相間分布，橡膠層3與隔板4共同組成橡膠彈簧的主體結構，主體結構整體為軸對稱且上下對稱的中凹形疊層結構。
[0032]上襯板I采用方形或圓形金屬平板，上襯板I上設有上定位柱5，上定位柱5共有兩只，均布于上襯板I的兩端，上定位柱5用于從該橡膠彈簧的上端對橡膠彈簧進行定位。
[0033]下襯板2采用方形或圓形金屬平板，下襯板2上設有下定位柱6和安裝孔7，下定位柱6位于下襯板2的幾何中心，安裝孔7位于下襯板2的四周，下定位柱6和安裝孔7分別用于從該橡膠彈簧的下端以及下端四周對橡膠彈簧進行定位。
[0034]上襯板I和下襯板2上的安裝接口不局限于上述結構，可根據橡膠彈簧具體安裝結構，在上襯板I和下襯板2上配置相應的安裝孔、上定位柱和下定位柱，即在上襯板I和下襯板2上增加相應的安裝孔和定位柱，以增加橡膠彈簧的穩固性。
[0035]隔板4采用金屬圓平板結構，具備較大的承載能力和較小的剪切剛度。以橡膠彈簧的主體結構的中部對稱面為界，在中部對稱面上部分別至上襯板I和下襯板2方向，隔板4與橡膠層有效接觸面的半徑逐層增大。即中部對稱面上部的隔板4與橡膠層有效接觸面的半徑自上而下均勻遞減，中部對稱面下部的隔板4與橡膠層接觸面的半徑自下而上均勻遞減，在靠近中部對稱面處隔板4與橡膠層有效接觸面的半徑最小。
[0036]其中，隔板4與橡膠層3有效接觸面即為隔板4與橡膠層3直接相接觸的部位，隔板4與橡膠層3有效接觸面的半徑逐層增大時，隔板4包括以下兩種結構:
[0037](I)隔板4半徑逐層增大，具體為隔板4半徑配合橡膠層半徑逐層增大；
[0038](2)隔板4半徑不逐層增大，僅橡膠