[发明专利]一种提高扭杆衬套耐磨性的方法及扭杆衬套

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高扭杆衬套耐磨性的方法及扭杆衬套，属于轨道车辆技术领域。

背景技术

抗侧滚扭杆系统是保证高速列车平稳运行的装置之一，能够使高速列车获得良好的抗侧滚性能，使乘客享有较高的舒适度。在抗侧滚扭杆系统中，扭杆通过耐磨衬套与球铰配合，即在扭杆轴与转向架构架之间安装扭杆衬套，对扭杆轴实现弹性支撑和柔性定位功能，当车辆通过曲线时，扭杆轴发生周向扭转，与衬套耐磨套相互滚动摩擦。因此，扭杆衬套需承受径向、轴向等多方向载荷，对衬套的耐磨强度要求较高，同时压入球铰对增强层的力学性能要求较高。当扭杆衬套产品设计不合理时，将导致耐磨套寿命过短，耐磨套窜出，扭杆轴磨损等问题，进而影响列车的抗侧滚性能。

如专利号CN201010285540.0，名称为“列车转向架抗侧滚扭杆的弹性衬套”的发明专利公开了一种列车转向架抗侧滚扭杆的弹性衬套。它包括两对称的、不相连的半圆形衬套组件。每个半圆形衬套组件从外向内依次为外套、橡胶层I、内套、橡胶层II。外套外圈上开有壁孔，圆柱销嵌装在壁孔中后再与外套相焊接。外套和内套由橡胶层I的橡胶硫化固接成一体。内套内圈上由橡胶硫化固接一层橡胶层II。所述的外套、内套和圆柱销均由金属材料制成。本发明的优点是提供了一种能辅助列车转向，结构简单，震动小，噪音低，列车柔性结构好，列车运行品质高的一种列车转向架抗侧滚扭杆的弹性衬套。此衬套由于包括两个对称的、不相连的半圆形衬套组件，而这种非整体圆构成的结构在使用过程中容易变形进而影响使用时的性能。

另外，本申请人公开的名称为“抗侧滚扭杆复合材料衬套的研制及性能”（王虎, 黄河, 郑永,等. 抗侧滚扭杆复合材料衬套的研制及性能[J]. 塑料工业, 2017, 45(2):125-128. ）的文献资料结合高速列车抗侧滚扭杆衬套的技术要求，运用缠绕成型方法研制了扭杆复合材料衬套，并对其热稳定性、力学性能以及疲劳性能进行测试。结果表明，复合材料衬套具有优良的热稳定性及力学性能，而且满足衬套工作所需的耐磨性要求及疲劳要求。此文献仅涉及到扭杆衬套的材料与成型工艺，没有涉及到具体结构。

因此，需要改进的方法和结构来提高扭杆衬套的耐磨性。

发明内容

本发明针对当前扭杆衬套使用性能不佳的问题提出了一种提高扭杆衬套耐磨性的方法及扭杆衬套，既保证使用时的定位刚度，同时也改善扭杆衬套与扭杆轴之间的摩擦工况，降低摩擦损耗，提高产品的寿命。

本发明为解决上述问题所采用的技术手段为：一种提高扭杆衬套耐磨性的方法，将扭杆衬套设计成外部为定位套、内部为摩擦套、一端有密封圈的结构，使用摩擦套实现扭转及轴向方向的低阻力自由运动，使用定位套实现垂向、纵向及偏转方向柔性定位，使用密封圈保护摩擦套与扭杆轴之间的配合面。

进一步地，定位套为外部为金属外套、中间为橡胶中套、内部为金属内套的结构，通过在金属内套的一端靠近端部的内侧设置环形凹槽，在密封圈外侧的相应位置设置环形凸槽，将密封圈的环形凸槽压入金属内套的环形凹槽后将密封圈固定在扭杆衬套的一端以进行密封。

进一步地，摩擦套为外部为增强层、内部为摩擦层的结构，摩擦层包括整体式摩擦层和分段式摩擦层两种结构，整体式摩擦层整体承载面大，单位面积受力小，使用寿命高；分段式摩擦层中有空隙圈，在恶劣的运行环境中使用，空隙圈用于储存异物，避免异物对扭杆轴及摩擦套的损害。

进一步地，摩擦套的外径大于定位套的内径，当摩擦套压入定位套后摩擦套与定位套之间过盈配合，过盈力大于扭杆轴横向运动施加给摩擦套的横向摩擦力，摩擦套与扭杆轴之间为间隙滑动配合。

进一步地，密封圈与扭杆轴之间为过盈配合以保证密封效果。

进一步地，摩擦层的厚度为0.5-1.5mm。

进一步地，摩擦层材料包括聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、聚醚醚酮、尼龙。

进一步地，增强层材料包括玻璃纤维、碳纤维、聚酯纤维、聚芳酰胺纤维。

一种扭杆衬套，包括定位套、摩擦套和密封圈，其中定位套、摩擦套和密封圈均为圆筒状，摩擦套和密封圈均位于定位套的内部，且摩擦套的高度小于定位套的高度，密封圈位于定位套高出摩擦套的位置，密封圈与摩擦套相邻。

进一步地，定位套包括金属外套、橡胶中套和金属内套，橡胶中套位于金属外套内部，金属内套位于橡胶中套内部，且金属内套高出摩擦套的位置靠近端部的内侧设有环形凹槽，密封圈外侧的相应位置设有环形凸槽，环形凹槽与环形凸槽相匹配。

进一步地，摩擦套包括增强层和摩擦层，摩擦层位于增强层的内部，摩擦层厚度为0.5-1.5mm。