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1、萬方數(shù)據(jù)第3l卷第3期2008年5月20日電力機(jī)車與城軌車輛EkctricLocomotive3＆MassTransitVehic／esVoL31No．3May20th。2008復(fù)合彈性元件的剛度分析賀世忠，黃勇明(南車株洲電力機(jī)車有限公司，湖南株洲412001)摘要：軸箱拉桿橫向定位剛度的穩(wěn)定性對機(jī)車運行性能有很大影響。文章采用金屬橡膠件取代傳統(tǒng)的橡膠彈性件，解決了由于橡膠件性能不穩(wěn)定和老化可能導(dǎo)致拉桿剛度變化的問題，提高了拉桿使用壽命。關(guān)鍵詞：軸箱；拉桿；橡膠件；穩(wěn)定性；剛度；老化中圖分類號：U260．331文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1
2、672—1187(2008)03-0023-03StiffnessanalysesofcompoundspringHEShi-zhong，HUANGYong-ming(CSRZhuzhouElectricLocomotiveCo．，Lid．，Zhuzhou412001，China)Abstract：ThestabilityofaxlerodlateralstiffnessinfluencestherunningquMityoflocomotivematerial．Inthispaper，traditionalelasticrubberpa
3、rtsarereplacedbyelasticmetalpartsandtheproblemswhichmaybegiverisetothechangeofrodrigidityisattackedbecauseoftheinstabilityandagingofrubberparts，SOastoimproverod’slife．Keywords：axlebox；rod；ruhberpart；stability；stiffness；aging‘0引言雙拉桿軸箱定位方式是一種傳統(tǒng)的成熟結(jié)構(gòu)型式，該定位方式的縱橫剛度，由拉桿兩端的橡膠關(guān)節(jié)剛
4、度、拉桿體和彈簧的橫向剛度所決定。因此，橡膠元件的參數(shù)確定、元件制造、元件參數(shù)檢測和拉桿合成剛度綜合分析變得復(fù)雜，而且，橡膠件容易老化，使軸箱的定位剛度不能長期保持穩(wěn)定。本文分析了軸箱縱向和橫向定位剛度的各組成環(huán)節(jié)，比較了相關(guān)參數(shù)對它的影響，改進(jìn)了拉桿設(shè)計，提高了拉桿的使用壽命和穩(wěn)定性。1主要結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)的軸箱拉桿結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由拉桿體、橡膠套、橡膠墊和銷軸構(gòu)成。裝用傳統(tǒng)拉桿結(jié)構(gòu)的機(jī)車，在使用一段時間后橫向剛度有所變化，但沒有規(guī)律，有增大的也有減小的，拉桿橫向剛度變化率約在±15％左右，拉桿壽命一般在13萬km到35萬km不等，不同的拉
5、桿壽命可以相差幾倍，很多橫向拉桿沒有達(dá)到使用壽命就更換了，增加了維護(hù)費用。如何提高拉桿的穩(wěn)定性和使用壽命成為一個急需解決的問題。1—銷軸；2一橡膠套；3—橡膠墊；4一拉桿體。圖1軸箱拉桿圖拉桿性能的穩(wěn)定性以及使用壽命與拉桿中的橡膠件有很大的關(guān)系。橡膠件具有吸震效果好，容易定型的優(yōu)點，但是也有受環(huán)境影響大、具體性能參數(shù)難以確定等缺點。新型軸箱拉桿采用金屬彈簧與橡膠結(jié)合，彌補(bǔ)了這方面的缺點，這種金屬彈簧與橡膠件結(jié)合的軸箱拉桿不僅具有金屬材料的穩(wěn)定性，同時也具有橡膠件對振動，特別是高頻振動衰減的性能。圖2和圖3為一種新型拉桿的銷軸，該拉桿的主要
6、特點是在拉桿體與銷軸之間布置彈簧，彈簧的形狀近似為一開口的圓環(huán)上均勻分布3片螺旋狀金屬片，金屬片的橫截面為一個矩形；銷軸上加工出收稿日期：2007—08---09作者簡介：賀世忠，工程師，2003畢業(yè)于啥爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械制造及其自動化，碩士研究生，現(xiàn)從事機(jī)車轉(zhuǎn)向架設(shè)計工作。一23—萬方數(shù)據(jù)電力機(jī)車與城軌車輛·2008年第3期與圓環(huán)相匹配的槽，便于彈簧的安裝。一根銷軸由多圈金屬彈簧組成，彈簧的尺寸和結(jié)構(gòu)以及每一圈彈簧片的數(shù)量由每根拉桿的受力情況來決定。當(dāng)拉桿受力時，金屬彈簧與橡膠件同時發(fā)生變形，由于金屬彈簧的剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于橡膠件的剛度，變形能
7、主要儲存在金屬彈簧片內(nèi)，金屬彈簧的變形最終通過橡膠件的內(nèi)摩擦以熱能的形式釋放出來，保證拉桿對振動衰減性能不下降的基礎(chǔ)上，提高了拉桿剛度的穩(wěn)定性和使用壽命。圖2硫化前的銷軸圖3硫化后的銷軸2金屬彈簧的剛度計算金屬彈簧由多圈完全相同的彈簧構(gòu)成，每圈彈簧又由3片相同的彈簧片按照一定角度排列，通過計算一片彈簧片的定位剛度，很容易計算出整個軸箱拉桿金屬彈t簧對軸箱定位的貢獻(xiàn)量。計算簡圖如圖4所示。圖4金屬彈簧受力圖彈簧片的縱、橫向彎曲剛度矗，，k，分別為：k，=Elll．25R3(1)k，=EI／1．3R3(2)彈簧片的截面形狀為矩形，E=196．
8、2GPa，取彈簧片的寬度b和厚度h分別為：b=10mm，h=3mm，則彈簧的彎曲剛度為：姑196．．2x109×警41．25×(33．5×10刁)3】=0．094×l驢Nhn(3)”196．2
