[发明专利]承受径向预载荷下降低橡胶关节偏转刚度的方法

说明书

本发明涉及连接减震橡胶件技术领域，具体为承受径向预载荷下降低橡胶关节偏转刚度的方法，通过确定橡胶关节在承受预载荷时各层隔板的实际位移和外套的实际位移，再对各层橡胶体进行逐层优化设计，使得橡胶关节在不承受径向预载荷时外套、隔板和芯轴不同心，在承受径向预载荷时各层隔板的实际位移和外套的实际位移被抵消，进而使得橡胶关节在承受径向预载荷的工况下外套、隔板和芯轴达到同心状态，以此降低橡胶关节在实际应用场景中承受径向预载荷时的偏转刚度并使橡胶关节的偏转刚度达到理论上的最小值。

技术领域

本发明涉及承受径向预载荷下降低橡胶关节偏转刚度的方法，属于连接减震橡胶件技术领域。

背景技术

橡胶关节作为一种柔性连接件，多用于油田、航天或轨道交通等设备上，用以连接设备上的相关部件并传递载荷，同时具有减震功能，可提高设备的舒适性与精确性。为了满足橡胶关节大径向刚度，小偏转刚度的要求，现有的橡胶关节通常是采用橡胶体与金属复合的多层结构，具体为从内到外依次包括金属芯轴→第一层橡胶体→隔板一→第二层橡胶体→隔板二→第三层橡胶体→隔板三→........→隔板 n-1→第n层橡胶体→金属外套。

为了降低橡胶关节的偏转刚度，如图1所示，现有技术中传统的设计方法是将金属芯轴1、各层隔板2和金属外套3的圆心均设于橡胶关节中心轴L的中心点O上，以使得芯轴1、隔板2和外套3同圆心，此时橡胶关节的理论偏转刚度最小。但是，在橡胶关节实际应用过程中，橡胶关节会发生偏转，且径向方向会承受一定的预载荷，预载荷将导致隔板2、外套3的圆心偏离橡胶关节中心轴L的中心点O，而芯轴1的圆心位置位于中心点O不变，因此橡胶关节在偏转时芯轴1、各层隔板2和金属外套4的圆心不同心，使得产品实际的偏转刚度大于设计时的最小偏转刚度，而达不到偏转刚度小的目的。

综上所述，为了满足橡胶关节在径向预载荷下小偏转刚度的要求，亟需能在承受径向预载荷下降低橡胶关节偏转刚度的方法。

发明内容

本发明提供了承受径向预载荷下降低橡胶关节偏转刚度的方法，可使得橡胶关节在不承受径向预载荷F时外套、隔板和芯轴处于不同心状态，使得橡胶关节在承受径向预载荷F时外套、隔板和芯轴处于同心状态，以此降低橡胶关节在实际应用场景中承受径向预载荷F时的偏转刚度并使橡胶关节的偏转刚度达到理论上的最小值。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：承受径向预载荷下降低橡胶关节偏转刚度的方法，通过设计使得橡胶关节在自由状态下，即在不承受径向预载荷F时外套、隔板和芯轴处于不同心状态；使得橡胶关节在承受径向预载荷F时外套、隔板和芯轴处于同心状态，以此降低橡胶关节在实际应用场景中承受径向预载荷F时的偏转刚度并使橡胶关节的偏转刚度达到理论上的最小值。

优选的，使得橡胶关节在自由状态下，即在不承受径向预载荷F时外套、隔板和芯轴处于不同心状态；使得橡胶关节在承受径向预载荷F时外套、隔板和芯轴处于同心状态，具体是确定橡胶关节在承受预载荷F时各层隔板的实际位移△1、△2、..........和外套的实际位移△n，再对各层橡胶体进行逐层优化设计，使得橡胶关节在不承受径向预载荷F时外套、隔板和芯轴不同心，在承受径向预载荷F时各层隔板的实际位移△1、△2、..........和外套的实际位移△n被抵消，进而使得橡胶关节在承受径向预载荷F的工况下外套、隔板和芯轴达到同心状态，以此降低橡胶关节的偏转刚度并使橡胶关节达到偏转刚度的理论最小值。

优选的，对各层橡胶体进行逐层优化设计，具体步骤如下：

第一步：根据径向预载荷F和橡胶体的径向刚度K，模拟传统设计，使橡胶关节在自由状态下时，即在不承受径向预载荷F时外套、隔板和芯轴处于同心状态，此时橡胶关节的橡胶体层数为n层，从芯轴朝向外套各层橡胶体的胶层厚度分别为T1，T2......Tn，即第一层橡胶体的胶层厚度为T1，第二层橡胶体的胶层厚度为T2......第n层橡胶体的胶层厚度为Tn；