轨道车辆用橡胶弹性元件靠性试验台

为解决我国轨道车辆用橡胶弹性元件组合加载试验关键技术难题,提出了一种“搭积木”设计理念,设计了一台12通道组合加载试验台,重点介绍了试验台的设计原理与结构组成,并对典型产品进行了组合加载试验.实践证明该试验台各项设计参数完全满足试验要求,为我国轨道车辆用橡胶弹性元件的安全和可靠性研究提供了科研平台.     

轨道车辆橡胶弹性元件燃烧性能与设计结构的关系

EN 45545-2:2000标准中列出了轨道车辆橡胶弹性元件的燃烧性能参数并要求测试试样的结构需与产品的结构保持相关性。文章通过试验研究表明，对于纯橡胶的弹性元件，燃烧性能随着橡胶厚度的不同而不同，橡胶厚度为6 mm左右时燃烧性能最差，随着橡胶厚度的增加而改善，当橡胶厚度超过15 mm后，改善效果不再明显；对于橡胶与钢板复合的弹性元件，橡胶厚度在15 mm以内时，钢板明显影响橡胶的燃烧性能，可使其燃烧性能参数MARHE、D_S,max大幅降低；对于橡胶与钢板叠层复合的弹性元件，对橡胶起到分隔作用的钢板能够明显改变橡胶的燃烧性能，钢板间距越小，改变程度越大，燃烧性能参数MARHE、D_S,max越小。因此，橡胶弹性元件的燃烧性能参数值与试样的形状和尺寸相关，即与产品设计结构相关，不应认为是橡胶材料的固有基础性能。     

低温对橡胶弹性元件传递率和固有频率的影响

研究低温对橡胶弹性元件传递率和固有频率的影响是改善转向架动力学性能的重要手段。简要分析了弹性元件低温效应,设计了一种弹性元件受迫振动试验方案,并与2种自由振动试验方案进行分析比对,重点通过受迫振动试验方案研究了温度为23℃、0℃、-20℃、-40℃对不同橡胶弹性元件传递率及固有频率的影响。研究表明:试验设计与实际工况一致,受迫振动试验更能准确反映出弹性元件的传递率和固有频率特性,随着温度降低,弹性元件的传递率变小,固有频率变大,在刚度合格且在非共振频率区,传递率越小减振效果越好,研究成果为高寒动车组转向架防共振设计、弹性元件的研发和试验起指导作用。     

橡胶弹性元件综合试验台的研制

介绍了橡胶弹性元件综合试验台的结构组成,液压系统以及测控系统软件、硬件的设计方案与功能。该试验台可用于各种橡胶弹性元件的性能研究以及型式试验,并可为国产化橡胶元件提供试验参数。     

绝缘缓冲橡胶垫板低温性能影响因素研究

高寒地区高速铁路扣件系统中的橡胶垫板性能受低温影响较大。通过不同配方和不同工艺的绝缘缓冲橡胶垫板的低温脆性试验研究了绝缘缓冲橡胶垫板低温性能的影响因素。研究结果表明:胶料中顺丁橡胶(BR)的含量越高,绝缘缓冲橡胶垫板的低温性能越好;增塑剂DOP,DOS和45#变压器油对绝缘缓冲橡胶垫板在-60℃的低温性能不利;选用不同生产厂家的炭黑对绝缘缓冲橡胶垫板低温性能的影响没有本质区别;低温慢速硫化工艺相对于高温快速硫化工艺更有利于绝缘缓冲橡胶垫板的低温性能。     

新型机车、动车组橡胶弹性元件的开发和研制

以新制造的大功率交流传动电力机车、内燃机车、高速动车组为对象，对新型机车、动车组转向架的橡胶弹性元件进行了开发和研制，对典型橡胶弹性元件的结构和性能进行了分析和研究。通过对新型机车、动车组转向架橡胶弹性元件的开发，我们得到许多启发：（1）对橡胶弹性元件进行变频、变载荷分阶段的地面型式试验，对其运用可靠性的评价才更科学，更能符合实际使用的要求；（2）大量采用欧洲、美国、日本等国际标准，既可以提高国内机车车辆转向架橡胶弹性元件的质量，又可以提高国内橡胶弹性元件的研发水平。     

大功率交流传动机车橡胶弹性元件

以引进大功率交流传动电力机车、内燃机车为对象,对引进机车转向架的橡胶弹性元件进行了开发,对典型橡胶弹性元件的结构和性能进行了分析和研究,认为对橡胶弹性元件进行变频、变载荷分阶段的地面型式试验,对其运用可靠性的评价才更科学,更能符合实际使用的要求;大量采用欧洲标准等国际标准,既可以提高国内机车车辆转向架橡胶弹性元件的质量,又可以提高国内橡胶弹性元件的研发水平.     

一种电机支撑梁橡胶垫的改进

分析了广州地铁4号线、5号线地铁车辆电机支撑梁橡胶垫在使用中出现的永久变形过大、橡胶破坏现象的原因,针对性地对上、下橡胶垫结构和橡胶自由面进行了优化,选用了蠕变性能更好的异戊橡胶.通过试验验证表明,新产品能够满足要求的静态轴向刚度,且在永久变形和疲劳性能方面均远优于老产品.     

轨道车辆转向架橡胶弹性元件FEA技术发展

通过介绍各种橡胶减振弹性元件在轨道车辆的应用情况和橡胶材料有限元分析本构模型的相关知识,研究了橡胶制品大变形的网格重构技术、蠕变特性仿真技术、稳定性的仿真技术和流固耦合仿真技术及其应用成果,结果表明通过有效地有限元分析技术能够大力促进橡胶减振制品的开发命中率,提升开发效率。     

铁路机车用橡胶——金属叠层弹簧的研制

从胶料的耐压缩疲劳性能，成品的静刚度试验，产品的动态疲劳试验等几方面对铁路机车用橡胶-金属叠层弹簧进行了研究，认为过氧化物硫化体系与低硫高促硫化体系并用，半补强炭黑和喷雾炭黑并用对提高橡胶的耐热有很好的作用，在产品形状一定的情况下，橡胶的硬度及其热历史是影响橡胶-金属叠层弹簧静刚度的主要因素，硫化时间对橡胶-金属桑层弹簧 的动态性能有直接的影响。低温长时间硫化可以使橡胶厚制品的外部与内部有良好的硫化一致性。     

橡胶弹簧和橡胶关节试验机

介绍了橡胶弹簧和橡胶关节试验机的结构组成，性能指标和应用效果，指出该试验机可用于减振降噪弹性元件的性能研究、结构优化、型式试验和疲劳试验。     

城轨车辆弹性车轮参数优化及其线路适应性研究

通过建立弹性车轮车辆—轨道耦合系统模型,推导出系统运动微分方程;利用Simpack动力学软件建立弹性车轮车辆动力学模型,并基于车辆的运行平稳性和曲线通过性能对弹性元件的径向刚度和垂向刚度进行优化。利用优化后的刚度对弹性车轮与刚性车轮在不同的轨道线路上的适应性进行研究。结果表明,弹性元件径向刚度和横向刚度的比率在0.75~1.5范围内取值能得到较理想的动力学性能;轨道线路条件越差,弹性车轮的作用越明显。     

轨道车辆一系橡胶弹簧寿命延长研究

为了解和掌握一系锥形橡胶弹簧这类轨道车辆关键部件在实际线路运行1个寿命周期(5年或60万km)后的真实变化情况,支撑后续该类部件寿命延长的研究及国产化,以某型轨道车辆用一系锥形橡胶弹簧为研究对象,通过对新造和实际线路运用满1个寿命周期的样品进行测试,获得了其关键性能数据和橡胶材料数据。试验结果显示,经过1个寿命周期运用后该型一系锥形橡胶弹簧外观、粘接性能良好,垂向、横向、纵向刚度均上升,压缩高下降,耐疲劳、耐老化性能下降。最后,根据实际变化情况,给出了研制国产化一系锥形橡胶弹簧的优化建议。     

一种橡胶液体复合转臂节点低温性能试验研究

以新提出的采用橡胶液体复合方式设计的转向架转臂节点为研究对象,结合其变刚度工作原理,论述了橡胶材料和液体介质温变特性对其静动态性能的影响。试验结果表明:当橡胶液体复合转臂节点未注液体时,其低温静动态性能与传统橡胶转臂节点类似;低温状态下橡胶液体复合转臂节点的动态刚度会出现明显降低,但随着环境温度的回升或者车辆的持续运行,刚度会逐渐恢复到常温下的水平。所得研究结论对指导橡胶液体复合减振技术在轨道车辆上的工程化应用具有重要意义。     

橡胶试样尺寸对测试结果的影响

研究橡胶试样尺寸对高温压缩永久变形、脆性温度、氧指数等性能参数的影响,分析作用机理。结果表明,试样尺寸越厚,高温压缩永久变形越小,脆性温度和氧指数越高。使用时应严格控制试样尺寸,以得到科学、重复性好的结果。     

内燃机车缸头导水管胶圈的研制

针对机车柴油机缸头导水管胶圈的实际工作情况，从胶圈的结构及胶料性能方面进行了研究，认为采用复合结构胶圈，不论缸头调整垫的厚度如何变化，可以确保至少有一种厚度的胶圈处于较为合理的压缩率范围，从而保证密封性能。采用耐高温、低压缩永久变形、高抗撕裂硅、氟橡胶可以满足该部位需耐高温、耐冷却水的要求。     

一种变刚度转臂节点设计及试验研究

设计了一种新型的适用于轨道车辆转向架的具有变刚度特性的轴箱转臂节点,它由橡胶主簧、橡胶辅簧和液压机构组成。介绍了该节点的设计原理,论述了主要构件的结构设计思路和参数计算方法。基于结构参数计算结果完成样件试制,动静态刚度试验结果验证了结构方案的合理性,样件实现了低频低刚度和高频高刚度的变刚度特性。所述结构方案和试验方法为液体橡胶复合减振技术在轨道车辆上的工程化应用奠定了理论基础。     

轻质镁合金鼓胀吸能结构吸能特性研究

为提高轨道车辆耐撞性,提出一种轻量化镁合金鼓胀吸能结构.该结构在保证吸能性能的基础上,能极大地降低自重.首先设计镁合金鼓胀管吸能结构几何模型,并加工与之对应的实物样机.随后通过准静态压缩试验手段,开展结构力学特性研究.在压缩过程中,管结构逐步发生径向扩张塑性变形,变形模式稳定可控.在此基础上研究锥头锥角、锥头外径、吸能管壁厚等几何参数对鼓胀管吸能性能影响,研究结果表明:随着锥头锥角、外径以及管壁厚度的增大,结构的最大峰值力、平均力、吸能量及比吸能均增加.分别对比镁合金、铝合金、碳钢吸能管的特性,得出比吸能分别为10,9.6和7.6 J/g,镁合金管具有较高的比吸能.     

轨道车辆抗侧滚扭杆力学性能试验设计与研究

针对轨道车辆抗侧滚扭杆力学性能试验的问题,分析了抗侧滚扭杆国内外技术标准,设计了一种新型的抗侧滚扭杆刚度和弹性试验方案,研究了不同试验方法对刚度、弹性、极限性能的影响。研究表明:试验设计合理,频率(速度)增加对刚度和极限性能的影响不明显,压缩或拉伸预载大小对弹性变形影响不明显,但正反向预加载次数增加,扭杆轴弹性变形变小,且弹性变形3种测量方式中百分表与角度仪测量结果基本一致。     

机车弹性6杆牵引装置设计

针对DF4机车利用环形弹簧设计了弹性6杆牵引装置，代替广泛使用的刚性6杆牵引装置。该装置的弹性元件为环形弹簧，在工作载荷作用下，弹簧均在压缩态工作。对弹簧的应力、变形以及变形能进行理论分析和计算，结果满足工作要求。利用ANSYS对所选弹簧进行应力分析，得到应力沿弹簧的轴向和径向的分布趋势。弹性6杆牵引装置能缓冲机车的纵向冲动，同时通过环形弹簧之间摩擦力做功消耗大部分能量，达到减振的目的，能有效的改善机车的纵向性能。