本发明公开了一种变刚度减振对、齿轮箱悬吊装置及变刚度减振方法，包括两个上、下对称设置的变刚度控制盘和预压在两个变刚度控制盘之间的变刚度橡胶垫；变刚度控制盘包括载荷盘和凸缘状的内止挡边；载荷盘的中心有芯轴孔，内止挡边环绕在载荷盘芯轴孔周边；所述变刚度控制盘还包括沿载荷盘外缘设置的环形凸缘状的外止挡边；所述变刚度控制盘的载荷板由设有芯轴孔的荷板与环形的压台叠压组成；所述压台套装在内止挡边外，外止挡边套装在压台外边；所述变刚度控制盘中，内止挡边与荷板之间设有内超减振垫；外止挡边与荷板之间设有外超减振垫。本发明具有优于传统齿轮箱悬吊装置的减振效果，且显著提高了易损部件——变刚度橡胶垫的使用寿命。
一种变刚度减振对、齿轮箱悬吊装置及变刚度减振方法
技术领域
[0001] 本发明涉及列车转向架中一种变刚度减振对及其用于齿轮箱悬吊装置和方法，属于轨道交通领域。
背景技术
[0002] 在列车转向架中作为动力传输系统的齿轮箱是通过一种悬挂杆件悬挂在转向架上的，杆件上设有减振构件，其作用除了限定齿轮箱所在的垂向位置区间，最主要是在列车启动、加速、减速、制动过程中从电机到轮轴所有传动齿轮间受力时起到减震作用，使力在齿轮间的传输由刚性传输尽量转化为柔性传输，以提高列车运行的平稳性、安全性，列车相关部件的耐久性以及乘坐的舒适性。
[0003] 传统的齿轮箱悬吊装置由一件杆体加两个橡胶球铰组成。这种齿轮箱悬吊装置结构简单，可靠性高。但这种齿轮箱悬吊装置刚度大，减震效果一般，为克服上述缺陷，专利文献（申请公布号，CN 109515466 A，申请公布日 2019.03.26）公开了一种齿轮箱悬吊装置及其设计方法，其中一种齿轮箱齿轮箱悬吊装置，包括杆体，杆体端部套装与转向架或齿轮箱连接的悬挂组件，悬挂组件包括套在杆体端部的两个橡胶弹性组件、叠压在橡胶弹性组件上的环形挡板组件、与杆体端部螺纹配合沿轴向压紧橡胶弹性组件的开槽螺母和与开槽螺母及杆体端部穿插配合的开口销，转向架或齿轮箱上的安装板夹紧在两个橡胶弹性组件之间，所述的橡胶弹性组件由两块沿径向设置且轴向隔开的环形金属板和硫化粘结在两块环形金属板之间的橡胶层组成，且两个环形金属板的最小轴向间隔小于橡胶层的厚度。
[0004] 所述的橡胶弹性组件中至少一块环形金属板上具有沿轴向凸起的限位止挡，且两块环形金属板在限位止挡处的轴向间隔最小。
[0005] 所述的橡胶弹性组件中的两块环形金属板的内端均具有限位止挡，且两个环形金属板的限位止挡（相对设置，两个限位止挡与橡胶层的内端不接触，与橡胶层的内端之间形成内端变形流动空间。
[0006] 按上述发明，本发明人制成接近产品的实验样品进行反复实验，发现上述发明确实很好的解决了传统齿轮箱悬吊装置刚度大，减震效果一般的问题，但同时又出现了新的问题：
[0007] 一、橡胶弹性组件中橡胶层在反复受力挤压过程中容易疲劳受损，使得减震效果和使用寿命降低的。这是橡胶弹性组件结构性缺陷引起的，其具体表现为：在所述的橡胶弹性组件中，只有上、下两块环形金属板的内端具有相对设置的限位止挡，而外端则没有设置限位止挡。在试验中，恰恰是橡胶层的外端在过载受力的挤出量远大于设有限位止挡的内端的挤出量，经历一段时间的试验后，橡胶层设有限位止挡的内端由于过载受压时挤出量较小而完好无损，而未设限位止挡的外端因过载受压时挤出量较大而出现明显的疲劳损害。
[0008] 二、当过载压力超过预设过载压力值时，上、下相对设置的限位止挡贴合，进一步增加的压力将再无弹性减振效果产生，整个机电动力或制动力传输系统的各齿轮间瞬即转化为硬碰硬的全刚性传输，这对列车运行的安全性、平稳性、相关部件的耐久性及乘员乘坐的舒适性都将产生不利影响，显然，这是不被允许的。
[0009] 三、这也是传统齿轮箱悬吊装置普遍存在的一个问题，就是传统齿轮箱悬吊装置的杆体即本发明所述的芯轴是铸造成型的，在两端橡胶弹性组件之间的杆体中段有阻止两端橡胶弹性组件向杆体中段滑移的凸缘状构造，这种铸造杆件结构的缺陷在于，当需要更换橡胶弹性组件中的部件时，必须将整个车厢抬升，再将杆体拆下才能进行，这给维修更换带来了极大的不便。
发明内容
[0010] 本发明要解决的主要技术问题是：橡胶弹性组件中橡胶层在反复受力挤压过程中容易疲劳受损，导致减震效果和使用寿命降低的问题。
[0011] 针对以上述问题，本发明提出的技术方案是：
[0012] 一种变刚度减振对，包括两个上、下对称设置的变刚度控制盘和预压在两个变刚度控制盘之间呈环形的变刚度橡胶垫；变刚度橡胶垫有挤出内边与挤出外边；变刚度控制盘包括载荷盘和环形凸缘状的内止挡边；载荷盘的中心有芯轴孔，内止挡边环绕在载荷盘芯轴孔周边；其特征在于：所述变刚度控制盘还包括沿载荷盘外缘设置的环形凸缘状的外止挡边；预压状态下，在上的内止挡边与在下的内止挡边之间、在上的外止挡边与在下对称的外止挡边之间均有恒定的轴向间距；变刚度橡胶垫挤出内边与内止挡边之间、挤出外边与外止挡边之间均有径向间距；在变刚度橡胶垫从常载受压到过载受压，变刚度橡胶垫的挤出内边和挤出外边被挤出，被挤出的挤出内边和挤出外边分别与内止挡边和外止挡边相接触。
[0013] 进一步地，所述变刚度控制盘的载荷盘由设有芯轴孔的荷板与环形的压台叠压组成；
[0014] 所述压台套
[0015] 装在内止挡边外，外止挡边套装在压台外边，内止挡边与外止挡边均能在压台上作轴向滑移；所述变刚度控制盘中，内止挡边与荷板之间设有内超减振垫；外止挡边与荷板之间设有外超减振垫。
[0016] 进一步地，所述变刚度控制盘的内止挡边靠变刚度橡胶垫一侧的面为倾斜的内变刚度坡，外止挡边靠变刚度橡胶垫一侧的面为倾斜的外变刚度坡。
[0017] 进一步地，所述变刚度橡胶垫的挤出内边和挤出外边均为弧形内凹面。
[0018] 进一步地，所述变刚度橡胶垫的挤出内边到对称设置的上、下内止挡边的区间设为常载变刚度内空间，变刚度橡胶垫的挤出外边到对称设置的上、下外止挡边的区间设为常载变刚度外空间；所述对称设置的在上的内变刚度坡与在下的内变刚度坡之间的区间按径向分设为过载变刚度内空间和超载变刚度内空间，过载变刚度内空间位于常载变刚度内空间与超载变刚度内空间之间；过载变刚度内空间和超载变刚度内空间的轴向截面均为由大缩小的锥形空间；所述对称设置的在上的外变刚度坡与在下的外变刚度坡之间的区间按径向分设为过载变刚度外空间和超载变刚度外空间，过载变刚度外空间位于常载变刚度外空间与超载变刚度外空间之间；过载变刚度外空间和超载变刚度内空间的轴向截面均为由大缩小的锥形空间。
[0019] 一种齿轮箱悬吊装置，包括芯轴、套装在芯轴上且能够在芯轴上作轴向滑移的上组件和下组件；上组件包括转向架安装板，下组件包括齿轮箱安装板，还包括至少两个所述的变刚度减振对；变刚度减振对设置在上组件和/或下组件中。
[0020] 进一步地，所述上组件与下组件之间设有套装在芯轴上并能够作轴向滑移的套筒；
[0021] 所述套筒的两端内壁装有有机套环，有机套环套在芯轴上与芯轴接触并能在芯轴上作轴向滑移；整个套筒的内壁与芯轴有间隙。
[0022] 一种根据变刚度减振对的变刚度减振方法：当在上变刚度控制盘与在下变刚度控制盘以常载压力压缩中间的变刚度橡胶垫时，让变刚度橡胶垫的挤出内边和挤出外边在不断增强的压力下挤出，使变刚度橡胶垫刚度随所受压力的增大而呈线性逐步增大；当压力超过常载压力值，在上变刚度控制盘与在下变刚度控制盘以过载压力压缩中间的变刚度橡胶垫时，让变刚度橡胶垫挤出的挤出内边和挤出外边开始分别接触内止挡边和外止挡边，在变刚度橡胶垫进一步受压过程中，由内止挡边和外止挡边分别对挤出内边和挤出外边的挤出加以限制，使变刚度橡胶垫刚度在随所受压力的增大而呈非线性急剧增大，满足齿轮箱在过载工况下对变刚度减振对变刚度减振要求的同时，实现对变刚度橡胶垫的保护。
[0023] 进一步地，所述变刚度减振对的载荷盘由荷板与环形的压台叠压组成；所述内止挡
[0024] 边套装在芯轴上，压台套装在内止挡边外，外止挡边套装在压台外边，内止挡边与外止挡边均能在压台上作轴向滑移；所述变刚度控制盘中，内止挡边与荷板之间设有内超减振垫；外止挡边与荷板之间设有外超减振垫，其方法还包括超载状况下实施变刚度减振：当施加在变刚度控制盘的压力超过过载压力值时，使在上变刚度控制盘的内止挡边和外止挡边分别与在下的变刚度控制盘的内止挡边和外止挡边接触，将继续增大的超载压力主要由内止挡边与外止挡边分别压缩内超减振垫与外超减振垫来实现超载减震，使变刚度橡胶垫压缩量显著降低，在变刚度减振对超载减振的同时，实现对变刚度橡胶垫的保护。
[0025] 进一步地，所述变刚度控制盘的内止挡边靠变刚度橡胶垫一侧的面为倾斜的内变刚度坡，外止挡边靠变刚度橡胶垫一侧的面为倾斜的外变刚度坡；所述变刚度橡胶垫的挤出内边到对称设置的上、下内止挡边的区间设为常载变刚度内空间，变刚度橡胶垫的挤出外边到对称设置的上、下外止挡边的区间设为常载变刚度外空间；所述对称设置的在上的内变刚度坡与在下的内变刚度坡之间的区间按径向分设为过载变刚度内空间和超载变刚度内空间，过载变刚度内空间位于常载变刚度内空间与超载变刚度内空间之间；过载变刚度内空间和超载变刚度内空间的轴向截面均为由大缩小的锥形空间；所述对称设置的在上的外变刚度坡与在下的外变刚度坡之间的区间按径向分设为过载变刚度外空间和超载变刚度内空间，过载变刚度外空间位于常载变刚度外空间与超载变刚度内空间之间；过载变刚度外空间和超载变刚度内空间的轴向截面均为由大缩小的锥形空间；其方法包括以下具体步骤：
[0026] 1）、常载变刚度减振：当在上变刚度控制盘与在下变刚度控制盘以常载压力压缩中间的变刚度橡胶垫时，让变刚度橡胶垫的挤出内边和挤出外边在不断增强的压力下分别向常载变刚度内空间和常载变刚度外空间挤出，此过程橡胶减振垫的刚度随着压力的逐渐增大而呈线性变化的逐渐增强；
[0027] 2）、过载非线性变刚度减振：当压力超过常载压力值，在上变刚度控制盘与在下变刚度控制盘以过载压力压缩中间的变刚度橡胶垫时，变刚度橡胶垫的挤出内边和挤出外边分别向过载变刚度内空间和过载变刚度外空间挤出，由于过载变刚度内空间和过载变刚度外空间均为逐步缩小的锥形空间，且随着过载压力的逐渐增强，在上变刚度控制盘与在下变刚度控制盘间距越来越小，变刚度橡胶垫的内边和外边被进一步挤出的空间锐减，使变刚度橡胶垫刚度随所受压力的增大而呈非线性急剧增大，以满足齿轮箱在过载工况下对齿轮箱悬吊装置要求；
[0028] 3）、超载减振：当压力超过过载压力值，使在上的内止挡边和外止挡边分别与在下的内止挡边和外止挡边接触，由内止挡边和外止挡边分别压缩内超减振垫和外超减振垫，使内超减振垫和外超减振垫执行主要的超载减振；同时，随着内超减振垫和外超减振垫被压缩，载荷盘的压台继续压缩变刚度橡胶垫，使其挤出内边和挤出外边分别向超载变刚度内空间和超载变刚度外空间挤出，受超载变刚度内空间和超载变刚度内空间锥形空间限制，使变刚度橡胶垫依然以非线性变刚度形式分担超载减振。
[0029] 有益效果：
[0030] 1、在实现过载变刚度减振同时，使橡胶垫（本发明所述的减振橡胶垫）得到很好的保护。
[0031] 2、在承受超过过载压力值的压力时，仍然还能产生弹性减振作用。
[0032] 3、在更换橡胶弹性组件中的部件时，只需要将杆体（本发明所述的芯轴）两端的开槽螺母卸下，即可将杆体抽出来更换相关部件，再不需要将整个车厢抬升。
附图说明
[0033] 图1为实施例一的变刚度减振对的轴向截面示意图；
[0034] 图2为实施例一的变刚度减振对中，上、下对称套装在芯轴上的载荷盘的轴向截面示意图；
[0035] 图3为图1的局部示意图，图中示出变刚度橡胶垫在常载、过载、超载三种状态下的变刚度空间；
[0036] 图4为图1的局部示意图，图中示出常载状态下，变刚度橡胶垫的挤出内边与挤出外边分别在常载变刚度内空间与常载变刚度外空间的位置；
[0037] 图5为图1的局部示意图，图中示出过载状态下，变刚度橡胶垫的挤出内边与挤出外边分别在过载变刚度内空间与过载变刚度外空间的位置；
[0038] 图6为图1的局部示意图，图中示出超载状态下，变刚度橡胶垫的挤出内边与挤出外边分别在超载变刚度内空间与超载变刚度外空间的位置；
[0039] 图7为实施例一中齿轮箱悬吊装置的轴向截面示意图；
[0040] 图8为实施例一齿轮箱悬吊装置上组件的轴向截面示意图；
[0041] 图9为实施例一齿轮箱悬吊装置下组件的轴向截面示意图；
[0042] 图10为实施例一齿轮箱悬吊装置套筒的截面示意图；
[0043] 图11为实施例二齿轮箱悬吊装置的截面示意图；
[0044] 图12为实施例三齿轮箱悬吊装置的截面示意图；
[0045] 图13为实施例四齿轮箱悬吊装置的截面示意图；
[0046] 图14为实施例五齿轮箱悬吊装置的截面示意图；
[0047] 图中：1、芯轴；2、上组件；3、下组件；4、套筒；41有机套环；5、开槽螺母；6、变刚度减振对；61、变刚度橡胶垫；611、挤出内边；612、挤出外边；62、变刚度控制盘；621、载荷盘；6211、荷板；6212、压台；622、内止挡边；623、外止挡边；6220、内变刚度坡；623、外止挡边；
6230、外变刚度坡；624、内超减振垫；625、外超减振垫；7、挡板；8、转向架安装板；9、齿轮箱安装板；10、开槽盘；11、调高厚垫；12、调高薄垫；a1常载变刚度内空间；a2常载变刚度外空间；b1过载变刚度内空间；b2过载变刚度外空间；c1超载变刚度内空间；c2超载变刚度外空间。
具体实施方式
[0048] 为便于阐述和理解本发明，首先对以下词语在本发明中的含义加以说明：
[0049] 预压：本发明所述齿轮箱悬吊装置，除芯轴1两端的开槽螺母5被固定在芯轴1上外，位于两端开槽螺母5之间所有套装在芯轴1上的构件包括变刚度减振对6都是可以在芯轴上滑移的。由于变刚度减振对6的变刚度橡胶垫61具有较大压挤行程，为了使所有套装在芯轴1上的构件之间始终保持紧密贴合，组装时就将这些构件作为整体沿轴向进行适当的预压缩，再固定两端的开槽螺母5。
[0050] 预压状态：经装配时预压的齿轮箱悬吊装置安装在转向架并悬挂齿轮箱后，齿轮箱悬吊装置中的所有弹性部件均处于设定限度的压缩状态，此状态下，齿轮箱内齿轮与轮轴间没有力的传输。
[0051] 常载：即轴向施加在变刚度减振对6上的力在预设的正常载荷值内，一般是列车在正常启动、加速、减速、制动时减振对承受的压力。
[0052] 过载：即轴向施加在变刚度减振对6上的力超过预设的正常载荷值，是指在列车在非正常启动、加速、减速、制动时传递给减振对的压力。
[0053] 超载：即轴向施加在变刚度减振对6上的力超过预设的过载载荷值，一般是指在列车遭遇紧急情况下采取紧急制动时传递给减振对的力。
[0054] 下面结合实施例和附图对本发明做一步的描述：
[0055] 实施例一
[0056] 如图1所示，一种变刚度减振对，包括两个上、下对称设置的变刚度控制盘62和预压在两个变刚度控制盘62之间呈环形的变刚度橡胶垫61；变刚度橡胶垫61有挤出内边611与挤出外边612；变刚度控制盘62包括载荷盘621和环形凸缘状的内止挡边622；如图2所示，载荷盘621的中心有芯轴孔601，内止挡边622环绕在载荷盘621芯轴孔601周边；所述变刚度控制盘62还包括沿载荷盘621外缘设置的环形凸缘状的外止挡边623，其作用就是变刚度橡胶垫61在过载受压状态下，不仅变刚度橡胶垫61挤出内边611在挤出时要实施止挡限位，同时还要对挤出外边612实施止挡限位。预压状态下，在上的内止挡边622与在下的内止挡边622之间、在上的外止挡边623与在下对称的外止挡边623之间均有恒定的轴向间距，这样设置是要保证变刚度橡胶垫61有规定的压缩行程；变刚度橡胶垫61挤出内边611与内止挡边
622之间、挤出外边612与外止挡边623之间均有径向间距，其作用是变刚度橡胶垫61在常载受压时，其挤出内边611与挤出外边612各自都有不受止挡限制的挤出空间；在变刚度橡胶垫61从常载受压到过载受压时，变刚度橡胶垫61的挤出内边611和挤出外边612被挤出，被挤出的挤出内边611和挤出外边612分别与内止挡边622和外止挡边623相接触，挤出内边
611和挤出外边612的挤出开始受到限制，这种限制将使变刚度橡胶垫61的弹性刚度急剧增强，以平衡不断加大的过载压力。
[0057] 如图3至图6所示，上述技术措施的具体实施过程包括：
[0058] 常载受压：通过上、下对称设置的变刚度控制盘62各自的载荷盘621对变刚度橡胶垫61施加的常载压力，使变刚度橡胶垫61挤出内边611和挤出外边612在不受止挡限制的情形下挤出，同时，上、下对称设置的变刚度控制盘62的间距缩小。
[0059] 过载受压：通过上、下对称设置的变刚度控制盘62各自的载荷盘621对变刚度橡胶垫61施加超过常载压力值的过载压力，被挤出的挤出内边611和挤出外边612分别与内止挡边622和外止挡边623相接触，在内止挡边622和外止挡边623的的共同限制下，变刚度橡胶垫61的弹性刚度可急剧增强，以平衡不断加大的过载压力；同时，上、下对称设置的变刚度控制盘62间距进一步缩小。
[0060] 超载防护：通过上、下对称设置的变刚度控制盘62各自的载荷盘621对变刚度橡胶垫61施加超过过载压力值的超载压力时，上、下对称设置的变刚度控制盘62间距再进一步缩小，在上的内止挡边622和外止挡边623分别与在下的内止挡边622和外止挡边623接触，继续增大的超载压力将对变刚度橡胶垫61的挤出内边611和挤出外边612只有极小的挤出量，甚至没有挤出。
[0061] 上述过程表明，在变刚度减振对中加设外止挡边623，不仅能在过载状况下，与内止挡边622一起限制变刚度橡胶垫61的挤出，使变刚度橡胶垫61的弹性刚度急剧增强，以平衡不断加大的过载压力，更重要的是，还能在超载状况下，通过上下对称设置两个内止挡边622的贴合，以及上下对称设置两个外止挡边623的贴合，可以对变刚度橡胶垫61实施限制性保护。
[0062] 为了在超载状况下，变刚度减振对6依然具备减振效果，本发明对变刚度控制盘62作了如下进一步设置：
[0063] 如图1至6所示，所述变刚度控制盘62的载荷盘621由设有芯轴孔601的荷板6211与环形的压台6212叠压组成；所述压台6212套装在内止挡边622外，外止挡边623套装在压台6212外边，内止挡边622与外止挡边623均能在压台6212上作轴向滑移；所述变刚度控制盘
62中，内止挡边622与荷板6211间设有内超减振垫624；外止挡边623与荷板6211之间设有外超减振垫625。这样设置的作用原理是：在超载状况下，上、下对称设置两个内止挡边622以及上、下对称设置两个外止挡边623分别贴合，继续增大的超载压力迫使载荷盘621的荷板
6211开始压挤位于荷板6211与内止挡边622和外止挡边623之间的内超减振垫624和外超减振垫625。荷板6211在压挤内超减振垫624和外超减振垫625的同时，也通过压台继续压挤变刚度橡胶垫61。由于内超减振垫624和外超减振垫625的弹性刚度较大，被压挤的行程较小，因此，荷板6211通过压台对变刚度橡胶垫61压挤行程也小，变刚度橡胶垫61挤出内边611和挤出外边612的挤出量也就很少。
[0064] 上述作用原理表明，上述变刚度控制盘设置方式，不仅在超载状况下使变刚度橡胶垫61得到很好的保护，还能通过压挤内超减振垫624和外超减振垫625继续获得减振效果，避免出现动力传输系统的各齿轮间硬碰硬的全刚性传输，有利于列车运行的安全性、平稳性、相关部件的耐久性及乘员乘坐的舒适性。
[0065] 在上述设置中，为了便于安装内止挡边622和外止挡边623以及内超减振垫624和外超减振垫625，将载荷盘621的荷板6211与环形的压台6212设计成可分开的两部分。
[0066] 如图3至6所示，所述变刚度控制盘62的内止挡边622靠变刚度橡胶垫61一侧的面为倾斜的内变刚度坡6220，外止挡边623靠变刚度橡胶垫61一侧的面为倾斜的外变刚度坡6230。这样的设置就是在过载压力下使挤出内边611和挤出外边612在接触内止挡边622和外止挡边623后，在继续受压挤出过程中能够沿坡面逐步受到越来越强的限制，使变刚度橡胶垫61弹性刚度急剧增强，以应对迅猛增大的过载压力。
[0067] 如图3所示，所述挤出内边611和挤出外边612均为弧形内凹面。其作用是增加挤出内边611和挤出外边612常载受压时的挤出行程。
[0068] 如图3所示，变刚度橡胶垫61的挤出内边611到对称设置的上、下内止挡边622的区间设为常载变刚度内空间a1，变刚度橡胶垫61的挤出外边612到对称设置的上、下外止挡边623的区间设为常载变刚度外空间a2；所述对称设置的在上的内变刚度坡6220与在下的内变刚度坡6220之间的区间按径向分设为过载变刚度内空间b1和超载变刚度内空间c1，过载变刚度内空间b1位于常载变刚度内空间a1与超载变刚度内空间c1之间；过载变刚度内空间b1和超载变刚度内空间c1的轴向截面均为由大缩小的锥形空间；所述对称设置的在上的外变刚度坡6230与在下的外变刚度坡6230之间的区间按径向分设为过载变刚度外空间b2和超载变刚度外空间c2，过载变刚度外空间b2位于常载变刚度外空间a2与超载变刚度外空间c2之间；过载变刚度外空间b2和超载变刚度外空间c2的轴向截面均为由大缩小的锥形空间。
[0069] 上述对变刚度橡胶垫61挤出内边611和挤出外边612变刚度空间的划分，主要是需要对常载、过载和超载压力值进行预设，以决定变刚度橡胶垫61、内超减振垫624和外超减振垫625体积的大小和自身刚度的大小，以及在上的变刚度控制盘62与在下的变刚度控制盘之间的间距等。也就是，通过对变刚度空间的划分，确定相关部件的相关参数，在确保减振效果的同时，保证弹性部件性能的可靠性和使用寿命的耐久性。
[0070] 不难理解，上述所有相关部件的相关参数都是互为关联、互为影响的。比如：根据需要，确定了超载载荷的值域范围，就要合理地选定内超减振垫624与外超减振垫625的弹性刚度和厚度、宽度，并计算出内超减振垫624与外超减振垫625的最大压挤行程。然后，再根据上述数据来计算变刚度橡胶垫61的挤出内边611和挤出外边612还会有多大的挤出量，进而确定超载变刚度内空间c1与超载变刚度外空间c2的大小。
[0071] 上述过载、超载变刚度空间由大缩小的锥形设计，是在止挡边作斜面设计时就自然形成的，其目的就是使挤出内边611和挤出外边612的挤出受到逐步增强的限制。
[0072] 如图3所示，预压状态：变刚度橡胶垫61的挤出内边611和挤出外边612处于初始位置。
[0073] 如图4所示，常载状态：变刚度橡胶垫61的挤出内边611和挤出外边612被挤出，分别向常载变刚度内空间a1和常载变刚度外空间a2填充。
[0074] 如图5所示，过载状态：变刚度橡胶垫61的挤出内边611和挤出外边612被继续挤出，分别向过载变刚度内空间b1和过载变刚度外空间b2填充。
[0075] 如图6所示，超载状态：变刚度橡胶垫61的挤出内边611和挤出外边612仍被挤出，分别向超载变刚度内空间c1和超载变刚度外空间c2填充。
[0076] 如图7所示，本实施例还公开一种齿轮箱悬吊装置，包括芯轴1、套装在芯轴1上且能够在芯轴1上作轴向滑移的上组件2和下组件3；上组件2包括转向架安装板8和两个变刚度减振对6，两个变刚度减振对6分别位于转向架安装板8的上面和下面。下组件3包括齿轮箱安装板9和两个变刚度减振对6，两个变刚度减振对6分别位于齿轮箱安装板9的上面和下面。这样的设置，是在齿轮箱通过齿轮箱安装板9向变刚度减振对6施加载荷时，在变刚度减振对6作用下，容许齿轮箱安装板9与转向架安装板8有一段弹性行程，达到减振效果。由于变刚度减振对6减振效果好，且其中的易损部件变刚度橡胶垫61得到很好的保护，因而能够使齿轮箱悬吊装置长期保持良好稳定的减振性能。
[0077] 如图8所示，上组件2两端还设有挡板7，上组件2上部有固定在芯轴1的开槽螺母5。
[0078] 如图9所示，下组件3两端还设有挡板7，在上端的挡板7与变刚度减振对6之间由上至下还依次设有开槽盘10、调高厚垫11、调高薄垫12。在下端的挡板7与变刚度减振对6之间由下至上依次设有开槽盘10、调高厚垫11、调高薄垫12，下组件3下部有固定在芯轴1的开槽螺母5。
[0079] 如图7、10所示，上组件2与下组件3之间设有套装在芯轴1上并能够作轴向滑移的套筒4；所述套筒4的两端内壁装有有机套环41，有机套环41套在芯轴1上与芯轴1接触并能在芯轴1上作轴向滑移；整个套筒4的内壁与芯轴1有间隙。有机套环41是采用有机材料制成的套环。这样的设置是便于更换齿轮箱悬吊装置中受损部件时拆装，只要将齿轮箱悬吊装置一端的开槽螺母5拆下，芯轴就可以从另一段抽出，克服传统技术中需要将列车车厢与转向架分离后才能拆换的缺陷。套筒4一般都是金属材质，为了避免金属套筒4与芯轴1接触摩擦时破坏芯轴1的外表涂层，本发明在套筒两端设置不宜擦坏芯轴1涂层的有机套环41，使套筒4与芯轴1之间隔开形成一定的间隙。
[0080] 本实施例还公开一种变刚度减振对的变刚度减振方法，当在上变刚度控制盘62与在下变刚度控制盘62以常载压力压缩中间的变刚度橡胶垫61时，让变刚度橡胶垫61的挤出内边611和挤出外边612在不断增强的压力下挤出，使变刚度橡胶垫61刚度随所受压力的增大而呈线性逐步增大；当压力超过常载压力值，在上变刚度控制盘62与在下变刚度控制盘62以过载压力压缩中间的变刚度橡胶垫61时，让变刚度橡胶垫61挤出的挤出内边611和挤出外边612开始分别接触内止挡边622和外止挡边623，在变刚度橡胶垫61进一步受压过程中，由内止挡边622和外止挡边623分别对挤出内边611和挤出外边612的挤出加以限制，使变刚度橡胶垫61刚度在随所受压力的增大而呈非线性急剧增大，满足齿轮箱在过载工况下对变刚度减振对变刚度减振要求的同时，实现对变刚度橡胶垫61的保护。
[0081] 变刚度减振对6的载荷盘621由荷板6211与环形的压台6212叠压组成；所述内止挡边622套装在芯轴1上，压台6212套装在内止挡边622外，外止挡边623套装在压台6212外边，内止挡边622与外止挡边623均能在压台6212上作轴向滑移；所述变刚度控制盘62中，内止挡边622与荷板6211之间设有内超减振垫624；外止挡边623与荷板6211之间设有外超减振垫625；基于变刚度减振对6的上述设置，其变刚度减振方法还包括超载状况下实施变刚度减振：当施加在变刚度控制盘62的压力超过过载压力值时，使在上变刚度控制盘62的内止挡边622和外止挡边623分别与在下的变刚度控制盘62的内止挡边622和外止挡边623接触，将继续增大的超载压力主要由内止挡边622与外止挡边623分别压缩内超减振垫624与外超减振垫625来实现超载减震，使变刚度橡胶垫61压缩量显著降低，在变刚度减振对超载减振的同时，实现对变刚度橡胶垫61的保护。
[0082] 所述变刚度控制盘62的内止挡边622靠变刚度橡胶垫61一侧的面为倾斜的内变刚度坡6220，外止挡边623靠变刚度橡胶垫61一侧的面为倾斜的外变刚度坡6230；所述变刚度橡胶垫61的挤出内边611到对称设置的上、下内止挡边622的区间设为常载变刚度内空间a1，变刚度橡胶垫61的挤出外边612到对称设置的上、下外止挡边623的区间设为常载变刚度外空间a2；所述对称设置的在上的内变刚度坡6220与在下的内变刚度坡6220之间的区间按径向分设为过载变刚度内空间b1和超载变刚度内空间c1，过载变刚度内空间b1位于常载变刚度内空间a1与超载变刚度内空间c1之间；过载变刚度内空间b1和超载变刚度内空间c1的轴向截面均为由大缩小的锥形空间；所述对称设置的在上的外变刚度坡6230与在下的外变刚度坡6230之间的区间按径向分设为过载变刚度外空间b2和超载变刚度外空间c2，过载变刚度外空间b2位于常载变刚度外空间a2与超载变刚度外空间c2之间；过载变刚度外空间b2和超载变刚度外空间c2的轴向截面均为由大缩小的锥形空间；其方法包括以下具体步骤：
[0083] 1）、常载变刚度减振：当在上变刚度控制盘62与在下变刚度控制盘62以常载压力压缩中间的变刚度橡胶垫61时，让变刚度橡胶垫61的挤出内边611和挤出外边612在不断增强的压力下分别向常载变刚度内空间a1和常载变刚度外空间a2挤出，此过程橡胶减振垫的刚度随着压力的逐渐增大而呈线性变化的逐渐增强；
[0084] 2）、过载非线性变刚度减振：当压力超过常载压力值，在上变刚度控制盘62与在下变刚度控制盘62以过载压力压缩中间的变刚度橡胶垫61时，变刚度橡胶垫61的挤出内边611和挤出外边612分别向过载变刚度内空间b1和过载变刚度外空间b2挤出，由于过载变刚度内空间b1和过载变刚度外空间b2均为逐步缩小的锥形空间，且随着过载压力的逐渐增强，在上变刚度控制盘62与在下变刚度控制盘间距越来越小，变刚度橡胶垫61的内边和外边被进一步挤出的空间锐减，使变刚度橡胶垫61刚度随所受压力的增大而呈非线性急剧增大，以满足齿轮箱在过载工况下对齿轮箱悬吊装置要求；
[0085] 3）、超载减振：当压力超过过载压力值，使在上的内止挡边622和外止挡边623分别与在下的内止挡边622和外止挡边623接触，由内止挡边622和外止挡边623分别压缩内超减振垫624和外超减振垫625，使内超减振垫624和外超减振垫625执行主要的超载减振；同时，随着内超减振垫624和外超减振垫625被压缩，载荷盘621的压台6212继续压缩变刚度橡胶垫61，使其挤出内边611和挤出外边612分别向超载变刚度内空间c1和超载变刚度外空间c2挤出，受超载变刚度内空间c1和超载变刚度外空间c2锥形空间限制，使变刚度橡胶垫61依然以非线性变刚度形式分担超载减振。
[0086] 实施例二
[0087] 如图11所示的一种齿轮箱悬吊装置，与实施例一的区别在于：在下组件3中没有设置变刚度减振对6。
[0088] 实施例三
[0089] 如图12所示的一种齿轮箱悬吊装置，与实施例一的区别在于：在上组件3中没有设置减振对6。
[0090] 实施例四
[0091] 如图13所示的一种齿轮箱悬吊装置，与实施例一的区别在于：在上组件2中，只在转向架安装板8的上面设置变刚度减振对6；在下组件3中，只在齿轮箱安装板9的上面设置变刚度减振对6。
[0092] 实施例五
[0093] 如图14所示的一种齿轮箱悬吊装置，与实施例一的区别在于：在上组件2中，只在转向架安装板8的下面设置变刚度减振对6；在下组件3中，只在齿轮箱安装板9的下面设置变刚度减振对6。
