基于160 km/h电动车组的拉杆橡胶关节寿命提升研究

从速度为160 km/h的动力集中电动车组转向架的轴箱拉杆橡胶关节应用失效案例出发，通过优化产品结构来解决该轴箱拉杆橡胶关节的使用寿命问题。通过运行工况的边界条件和既有结构的失效原因进行分析，基于分析结果设定合理的预压量，并结合贴近式橡胶型面和易流式金属弧面设计，以及采用合适的橡胶层厚度等多方面进行结构优化。通过对比两种结构的有限元疲劳仿真分析结果，优化结构的橡胶应变降低了9.64%，疲劳损伤值降低了60%，橡胶关节的使用寿命将显著提升。最后通过疲劳试验验证，进一步佐证了优化结构后的橡胶关节疲劳性能的提升。试验结果显示：疲劳次数提升了3倍。经过初步评估，结构优化后的橡胶关节的疲劳寿命将由2～5年提升至8年，使得机车的运行可靠性得到改善，降低非必要的维修次数。优化设计的橡胶关节目前已在线运行近4年，各项性能表现良好。本优化设计可为其他径向变形较大的橡胶关节优化提供参考：径向预压量应与橡胶关节疲劳变形相当，避免橡胶受拉伸应力；针对径向位移较大的橡胶关节类产品，贴近式橡胶型面可以均衡橡胶表面应变，可有效缓解橡胶受载后出现褶皱现象，提升橡胶关节的疲劳寿命。