一種扭桿防橫向竄動支撐球鉸及其支撐球鉸裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種抗側(cè)滾扭桿支撐球鉸及其支撐球鉸裝置，尤其涉及一種扭桿防橫向竄動支撐球鉸及其支撐球鉸裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，目前我國的鐵路、地鐵及輕軌等軌道交通發(fā)展迅速，軌道交通車輛在設(shè)計時，其安全性成為一個重要的研宄方向。如圖1所示，車輛的振動主要有六個方向的自由度:x方向的伸縮振動、Y方向的橫擺振動、Z方向的浮沉振動、繞Y軸的點(diǎn)頭振動、繞Z軸的搖頭振動、繞X軸的側(cè)滾振動。目前的軌道交通車輛轉(zhuǎn)向架均為兩級懸掛，抗側(cè)滾扭桿系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)車輛側(cè)滾剛度、控制車輛側(cè)滾振動，以保證車輛的安全運(yùn)行。
[0003]圖1為抗側(cè)滾扭桿系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動圖，圖中M為車體，E、F為扭桿支承座組成，安裝于構(gòu)架上，A、B、C、D為橡膠球鉸或金屬關(guān)節(jié)軸承，可在三個方向轉(zhuǎn)動。由圖可見，如果不考慮相對于系統(tǒng)剛度小得多的支承座組成和橡膠關(guān)節(jié)的影響，當(dāng)車體相對于轉(zhuǎn)向架發(fā)生浮沉振動時，兩根連桿同時往一個方向運(yùn)動，整個裝置繞支撐球鉸同時轉(zhuǎn)動，扭桿并不承受力或扭矩，故并不影響車體的浮沉振動，同樣對除側(cè)滾以外的其它幾個運(yùn)動同樣不提供任何附加的力或扭矩。而當(dāng)車體與構(gòu)架之間發(fā)生繞X軸的相對轉(zhuǎn)動即側(cè)滾時，左右連桿向相反的方向上下運(yùn)動，通過扭轉(zhuǎn)臂(圖中FD、EC)使扭桿發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，扭桿由于抗扭彈性而產(chǎn)生抗扭反力矩，這一反力矩作用在垂向連桿上表現(xiàn)為一對大小相等方向相反的垂向力，而這對垂向力作用在車體上就形成了與車體側(cè)滾方向相反的抗側(cè)滾力矩，抗側(cè)滾力矩的作用將阻止車體相對于轉(zhuǎn)向架側(cè)滾角度的增加，從而抑制車輛的側(cè)滾，提高車輛的橫向平穩(wěn)性。
[0004]如圖2所示，一種現(xiàn)有的抗側(cè)滾扭桿支撐裝置包括扭桿1、上半蓋2、下半蓋3和設(shè)置在上半蓋2和下半蓋3之間的橡膠套4，扭桿I穿過橡膠套4，在扭桿I的一端上設(shè)置有轉(zhuǎn)臂5，通過連接螺栓6依次穿過下半蓋3和上半蓋2擰入到車體構(gòu)架中從而將扭桿支撐連接在車體構(gòu)架上。
[0005]但是，在實(shí)際的工作過程中，扭桿有時會發(fā)生沿橫向的竄動(沿橫向即指當(dāng)抗側(cè)滾扭桿系統(tǒng)安裝好后，沿扭桿的軸向，在圖1中即表示為Y向)。
[0006]授權(quán)公告號為CN103072592A，申請公布日為2013年5月I日的中國發(fā)明專利中記載了這種扭桿的橫向竄動將帶來如下的危害:
1.扭桿軸竄動將使得抗側(cè)滾扭桿裝置偏離其初始設(shè)計安裝位置，如在車輛橫擺的同時，復(fù)合車體側(cè)滾運(yùn)動，將急劇增加扭桿軸以及其它抗側(cè)滾扭桿裝置零部件的載荷；
2.扭桿軸發(fā)生竄動，當(dāng)橫擺運(yùn)動回復(fù)后，通常不能及時復(fù)位，即使得抗側(cè)滾扭桿裝置組成偏離初始安裝位置，后續(xù)車輛在任何方向的運(yùn)動時，抗側(cè)滾扭桿裝置零件的載荷均將急劇增加；
3.扭桿軸的反復(fù)竄動，將使得扭桿軸與支撐座組件的層狀支撐球鉸發(fā)生頻繁摩擦，磨損將使得支撐座組件的層狀支撐球鉸提前失效；
同時上述專利文獻(xiàn)記載了現(xiàn)有的防止扭桿橫向竄動的幾種結(jié)構(gòu)以及其不足之處，因此，上述專利文獻(xiàn)公開了一種設(shè)置在軌道交通車輛扭桿軸上的防竄動固定結(jié)構(gòu)，該固定結(jié)構(gòu)為分體式結(jié)構(gòu)，包括:第一部件和第二部件，該第一部件和第二部件通過配合連接結(jié)構(gòu)相互連接形成環(huán)狀的卡箍結(jié)構(gòu)，該防竄動結(jié)構(gòu)能夠防止抗側(cè)滾扭桿軸在車輛橫擺時發(fā)生相對支撐座組件的橫向竄動。
[0007]另外，申請公布號為CN103241257A，申請公布日為2013年8月14日的中國發(fā)明專利公開了一種新型軌道車輛用抗側(cè)滾扭桿橫向彈性定位方法，首先在所述支承座與扭轉(zhuǎn)臂的裝配端分別開設(shè)一個凹槽；然后在支承座與扭轉(zhuǎn)臂之間設(shè)置一個彈性推力墊，所述彈性推力墊兩端分別卡在所述支承座和扭轉(zhuǎn)臂上的凹槽內(nèi)，進(jìn)行橫向彈性定位；同時所述彈性推力墊兩端分別使用螺栓或銷釘固定在所述支承座和扭轉(zhuǎn)臂上，在實(shí)現(xiàn)橫向彈性定位的同時實(shí)現(xiàn)周向定位，保證在扭轉(zhuǎn)和剪切時不產(chǎn)生周向運(yùn)動。
[0008]但是，上述兩篇專利文獻(xiàn)中記載的防竄動固定結(jié)構(gòu)或橫向彈性定位方法都還是需要另外設(shè)計安裝一個限位部件，這樣做的話，一是提高了制造成本，二是安裝起來也不是很方便。
[0009]綜上，如何設(shè)計一種扭桿的支撐裝置，使其在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)，不需額外增加部件，既能達(dá)到防止扭桿橫向竄動的目的，又降低了制造成本，還便于安裝是急需解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種扭桿防橫向竄動支撐球鉸及其支撐球鉸裝置，其是在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)的，不需額外增加部件，其既能達(dá)到防止扭桿橫向竄動的目的，又降低了制造成本，還便于安裝。
[0011]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為:一種扭桿防橫向竄動支撐球鉸，包括上半蓋、下半蓋和設(shè)置在上半蓋和下半蓋之間的橡膠套，扭桿穿過橡膠套，在扭桿的一端上設(shè)置有轉(zhuǎn)臂，通過連接螺栓依次穿過下半蓋和上半蓋擰入到車體構(gòu)架中，在所述橡膠套的內(nèi)圓周面上開有凹槽，所述扭桿的外圓周面與橡膠套的內(nèi)圓周面上的凹槽相接觸。
[0012]優(yōu)選的，所述凹槽的數(shù)量設(shè)置為一條或多條。
[0013]優(yōu)選的，每條所述凹槽設(shè)置為連續(xù)槽或斷續(xù)槽。
[0014]優(yōu)選的，每條所述凹槽沿周向設(shè)置在橡膠套的內(nèi)圓周面上且每條凹槽圍合形成的平面與扭桿的軸線垂直或每條所述凹槽沿周向設(shè)置在橡膠套的內(nèi)圓周面上且每條凹槽圍合形成的平面與扭桿的軸線傾斜相交。
[0015]優(yōu)選的，所述凹槽的橫截面為梯形、矩形、三角形或半圓形。
[0016]優(yōu)選的，所述凹槽設(shè)置為一條螺旋形的連續(xù)槽或斷續(xù)槽。
[0017]優(yōu)選的，在所述扭桿的外圓周面上還設(shè)置有與所述凹槽相匹配的凸起部，所述扭桿的外圓周面上的凸起部卡入橡膠套的內(nèi)圓周面上的凹槽中。
[0018]優(yōu)選的，所述凹槽設(shè)置為一條螺旋形的連續(xù)槽或斷續(xù)槽，與其相匹配的凸起部也設(shè)置為一條螺旋形的連續(xù)狀凸起部或一條螺旋形的斷續(xù)狀凸起部。
[0019]優(yōu)選的，所述橡膠套的兩側(cè)端與上蓋和下蓋的兩側(cè)端之間均留有間距。
[0020]本發(fā)明還公開一種支撐球鉸裝置，包括根據(jù)如上所述的扭桿防橫向竄動支撐球鉸，所述支撐球鉸裝置還包括上半支撐座和下半支撐座，所述上半支撐座固接在車體構(gòu)架上，支撐球鉸設(shè)置在所述上半支撐座和下半支撐座之間，通過連接螺栓依次穿過下半支撐座、下半蓋和上半蓋擰入到上半支撐座中，從而將支撐球鉸裝置連接固定在車體構(gòu)架上。
[0021]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明通過在橡膠套的內(nèi)圓周面上設(shè)置凹槽來降低橡膠套的扭轉(zhuǎn)剛度，使得發(fā)生側(cè)滾振動時，橡膠套能一直與扭桿一起扭轉(zhuǎn)，橡膠套與扭桿之間不會產(chǎn)生松離狀態(tài)，從而避免了扭桿發(fā)生橫向竄動；通過設(shè)置的凹槽的槽口與扭桿的外圓周面相配合形成了對扭桿的橫向限位結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)一步限制扭桿橫向的竄動，本發(fā)明是在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)的，不需額外增加部件，其既能達(dá)到防止扭桿橫向竄動的目的，又降低了制造成本，還便于安裝；另外，設(shè)置凹槽打斷了橡膠體的連續(xù)性，減小了膠體被壓縮膨脹變形時的應(yīng)力集中現(xiàn)象，提高了橡膠套的使用壽