Способ сборки резинометаллического сферического шарнира Советский патент 1989 года по МПК F16C11/06 

S

(Л

Изобретение относится к транспортному машиностроению и касается сборки резинометаллического сферического шарнира, который может быть использован в подвеске тягового электродвигателя локомотива. Цель изобретения - повышение долговечности шарнира. Для этого два внешних кольца (втулку) 2 устанавливают соосно с зазором между взаимообращенными торцами. Внутри колец размещают втулку 1 и между ними устанавливают резиновый элемент 3 с осевой кольцевой выемкой на наружной сферической поверхности. Затем производят вулканизацию резинового элемента, затяжку колец до закрытия выемки и их фиксацию. При этом формы кольцевой выемки резинового элемента определяют из соотношения B = 2HΔ_P[1 - 8δ/3R SIN² (Α/2)]°^,5/SIN(Α/2), где B - ширина выемки на расстоянии δ (мм) от плоскости, параллельной продольной оси шарнира и касательной к сферической поверхности колец, мм

α - угол раскрытия резинового элемента, определяемый вертикальной осью симметрии шарнира и прямой, проходящей через центр шарнира и торец внутренней поверхности кольца, град

R - радиус наружной сферической поверхности резинового элемента, мм

H - толщина резинового элемента, мм

Δ_P - предварительная радиальная деформация сжатия резинового элемента. Благодаря выполнению выемки по указанному соотношению после запрессовки шарнира в головку поводка подвески тягового электродвигателя деформации на краях кольцевой выемки находятся в допустимых пределах. Поэтому при воздействии циклических нагрузок не образуются трещины на гранях кольцевой выемки, что приводит к повышению долговечности шарнира. 3 ил.

QD

00 00

торцами. Внутри колец размещают втулку 1 и между ними устанавливают резиновый элемент 3 с осевой кольцевой выемкой на наружной сферической поверхности. Затем производят вулканизацию резинового элемента, затяжку колец до закрытия выемки и их фиксацию. При этом форма кольцевой выемки резинового элемента определяется из соотношения В - 85/ /3R sin2 (cL/2)° /sin и/2),где В - ширина выемки на расстоянии о (мм) от плоскости, параллельной продольной оси шарнира и касательной к сферической поверхности колец, мм oL - угол раскрытия резинового элемента, определяемый вертикальной осью симметрии шарнира и прямой, проходящей

Изобретение относится к транспортному машиностроению и касается сборки резинометаллического сферического шарнира, который может быть использован для подвески тягового электродвигателя (ТЭД) к раме тележки локомотива .

Целью изобретения является повыше кие долговечности шарнира за счет снижения относительных растягивающих деформаций на гранях кольцевой выемки резинового слоя при затяжке.

На фиг.1 изображен резинометалли- ческий элемент для подвески ТЭД к раме тележки локомотива перед запрессовкой, продольный разрез; на фиг. 2 - резинометаллический шарнир после запрессовки в поводок подвески ТЭД;на фиг.З - зависимости закрытия зазора Н резинометаллического шарнира от усилия закрытия Р, полученные .на моделях и путем тарировки натур- ньгк образцов.

Резинометаллический шарнир содержит втулку 1 с наружной сферической поверхностью, разрезную наружную втулку 2, состоящую из двух колец с внутренними сферическими поверхностя ми, завулканизированный между ними резиновый элемент 3, на внешней стороне которого выполнена кольцевая выемка резины. При запрессовке поводок 4 резинометаллического шарнира резиновьт слой получает деформации сдвига и сжатия, соответственно й и Лр (фиг.1). Пунктиром показано положение резинового слоя запрессовки.

через центр шарнира и торец внутренней поверхности кольца, град R - радиус наружной сферической поверхности резинового элемента, мм; h - толщина резиново го элемента, мм; UP - предварительная радиальная де- формадая сжатия резинового элемента. Благодаря выполнению выемки по

указанному соотношению после запрессовки шарнура в головку поводка подвески тягового электродвигателя деформации на краях кольцевой выемки находятся в допустимых пределах,Поэтому при воздействии циклических нагрузок не образуются трещины на гранях кольцевой выемки, что приводит к повышению долговечности шарнира . 3 ил ,

Сборка шарнира осуществляется следующим образом.

Устанавливают с зазором между взаимообращенными торцами два внешних кольца, внутри колец размещают втулку 1 и между ними устанавливают резиновый элемент 3 с осевой кольцевой выемкой на наружной поверхности. Затем производят вулканизацию резинового элемента, затяжку колец до закрытия выемки и их фиксацию.

Форма кольцевой выемки в резиновом элементе определяется соотношением

В

Q

5

5

где В - пирина выемки на расстоянии 5 мм от плоскости, параллельной продольной оси шарнира и касательной к обоим сферическим поверхностям колец, мм; od - угол раскрытия резинового

элемента, определяемый вертикальной осью симметрии шарнира и прямой, проходящей через центр шарнира и торец внутренней поверхности кольца, град;

R - радиус наружной сферической поверхности элемента, мм,

h - толшина резинового элемента, мм;

up- предварительная радиальная деформация резины, относительная величина, fl. $0,5. При запрессовке шарнира в поводок подвески ТЭД форма поверхности кольцевой выемки изменяется вследствие деформации и перетекания резины. При этом на кромках выемки не должно возникать значительных деформаций растяжения, что можно избежать путем выбора формы выемки. Поскольку процесс деформации резины невозможно точно описать путем аналитического расчета, определение величины деформаций на гранях кольцевой выемки выполнено экспериментально на моделях резинового слоя с применением метода конечных элементов (МКЭ) и последующего отбора вариантов с наименьшими величинами деформаций растяжения. Полученные координаты узлов сетки на краях выемки описывались различными зависимостями с помощью

.метода наименьших квадратов,сопостав- 25 лической радиальной деформации резилением полученных вариантов установлено, что соотношение

2h up /, 8(,s

В

наилучшим образом описывает форму кольцевой выемки, обеспечивающей низкие величины кромочных деформа1Д1й резины при запрессовке шарнира в зависимости от угла раскрытия наружного радиуса, толщины резинового элемента и величины предварительной деформации резины. Разница между координатами точек кольцевой выемки, определенными по указанной зависимости и координатаьш точек наилучшего варианта кольцевой, выемки, подобранного в процессе эксперимента не превьш1ает 5-7%.

Достоверность результатов эксперимента подтверждается близким совпадением зависимостей закрытия зазора Н резинометаллического элемента для подвески ТЭД к раме тележки локомотива от усилия закрытия Р, полученных пут ем тарировки натурных образцов и путем эксперимента на моделях (фиг.З) Сплошные линии - тарировка натурных .образцов; пунктирные - моделирования. Расхождение результатов не превышает 10%.

Резинометаллический шарнир запрессовывается в головку поводка 4

38076

подвески тяговс го электродвигателя к раме тележки локомотива.При движении локомотива по вертикальным и горизонтальным неровностям пути тяговый электродвигатель, подвешенный к раме тележки посредством указанного поводка, перемещается относительно рамы тележки в вертикальном и гори- 10 зонтальном направлениях и поворачивается вокруг своих горизонтальных осей, в результате чего разрезная наружная втулка 2 поворачивается и перекатывается на некоторые углы отно- 15 сительно втулки 1, а резиновый элемент 3 циклически деформируется в тангенциальном направлении (работает на сдвиг). Статический и динамический крутящий момент на валу тягового 20 двигателя, а также сила инерции остова тягового двигателя при его вибрациях на упругом основании пути приводят к возникновению продольных усилий в поводке 4 подвески и к цикнового элемента 3. Поскольку в рези- нометаллическом шарнире после запрессовки в головку поводка 4 деформации на краях кольцевой выемки на- 0 ходятся в пределах допустимых, что обеспечивается указанным соотношением, определяющим форму кольцевой выемки, то от воздействия циклических нагрузок при прохождении локомо- тивом неровностей пути тре1 1ин на гранях кольцевой выемки не образуется и долговечность шарнира повышается по сравнению с известными конструкциями.

40

45

50

55

Формула изобретения

Способ сборки резинометаллического сферического шарнира, включающий соосную установку двух внешних колец с внутренними сферическиьт поверхностями, с зазором между взаимообращенными торцами, размещение внутри колец втулки с наружной сферической поверхностью, установку между втулкой и кольцами резинового элемента с осевой кольцевой выемкой на наружной поверхности, вулканизацию резинового элемента, предварительную затяжку колец до закрытия кольцевой выемки и фиксацию колец в указанном

положении, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности шарнира за счет снижения относительных растягивающих деформаций на

1493807

гранях кольцевой выемки резинового слоя при затяжке, форму выемки выполняют, исходя из соотношения

JВ - ширина выемки на расстоянии Q J, мм;

расстояние от плоскости, параллельной продольной оси шарнира и касательной к сферической поверхности ко- j лец, мм,

8

угол раскрытия резинового

элемента, определяемый вертикальной осью симметрии шарнира и прямой, проходящей через центр шарнира и торец внутренней поверхности кольца, град;

- радиус наружной сферической поверхности резинового элемента, мм;

- толщина резинового элемента, мм,- предварительная радиальная деформация сжатия резинового элемента.

Фиг.г .

500

ШО

д

Фие.З

10 12 / IS Н.м-10