一种机车橡胶堆刚度性能设计新思路探讨

随着材料科学技术的进步,橡胶配方中的各种材料、工艺和胶粘剂得到了长足发展,金属橡胶粘结强度甚至可以超过橡胶本体强度,这导致机车橡胶堆可尝试采用新型的橡胶自由外型面。以一个典型的机车二系橡胶堆刚度设计为案例,提出了一种利用有限元分析方法进行垂向刚度设计的新方法。在材料参数、结构型式和接口尺寸不变的条件下,仅通过橡胶自由外型面的"外凸"型设计,就显著调整了橡胶堆的垂向刚度性能,初步探讨了这种橡胶堆刚度性能设计的新方法和新思路。     

基于有限元法对橡胶弹性关节的设计分析

介绍了橡胶弹性关节的3种常用设计方案和结构特点;以粘结型橡胶弹性关节为例,分析了影响其刚度性能的主要结构和胶料参数;使用非线性有限元软件MSC.MARC2003对2个实例进行了计算,定性分析了不同参数对橡胶弹性关节各向刚度性能的影响。     

机车用二系旁承橡胶堆结构分析

介绍了一种球面式圆形橡胶堆结构,通过对比其与平板式圆形橡胶堆的FEA分析结果及试验验证结果,表明了球面式圆形橡胶堆比平板式圆形橡胶堆有更好的垂向刚度与剪切刚度匹配性及更好的疲劳性能.     

机车旁承橡胶堆垂向刚度计算方法的研究分析

作为机车二系悬挂弹性元件的橡胶堆，已得到日益广泛的应用，然而，就橡胶堆垂向刚度这一重要参数的计算，在许多资料中，由于采用的公式和系数选取方法不同，所得结果彼此相差较大，与试验值误差也较大，本文在对３种不同机车橡胶堆旁承试验的基础上，给出橡胶堆旁承同度计算公式中的系数选取方法，使计算结果与试验结果的误差控制在１０％以上。     

一种轴箱定位橡胶关节的有限元分析

文章基于橡胶的Yeoh本构模型,应用通用有限元软件ABAQUS对一种类型的凹轴橡胶关节进行了有限元分析,对此凹轴橡胶关节和平轴橡胶关节进行了比较,并分析了胶料硬度和预压缩量对橡胶关节的各向刚度的影响.     

城市轻轨车用二系沙漏型橡胶弹簧研究

沙漏型橡胶弹簧具有垂向、横向刚度小、结构简单、质量轻等优点,逐渐用于城轨车辆二系悬挂系统。本文以理论分析与工程化运用相结合,分析了沙漏型橡胶弹簧的稳定性,探讨了弹簧结构与转向架空间布局的关系,在保证产品功能和可靠性的前提下,进行了轻量化设计。产品试制后,进行了系列试验验证,试验结果和现车运用表明,沙漏型橡胶弹簧具有良好的稳定性、合适的垂向、横向刚度、可靠的运用安全性,是二系悬挂的重要组成部分。     

微孔橡胶垫板动静刚度比的试验研究北大核心

研究了硫磺用量、炭黑种类及用量、乙烯含量、发泡剂用量及发泡倍率对苏州地铁用微孔橡胶垫板动静刚度比的影响。研究发现:随着硫磺用量增大、炭黑用量减小、炭黑粒子变细及乙烯含量增高,微孔橡胶垫板的动静刚度比都逐渐减小;随着发泡剂用量增大,动静刚度比先减小后增大,呈峰值变化。同时从能量损耗的角度对动静刚度比与能量损耗的关系进行了定性分析,发现动静刚度比与橡胶的损耗因子有很好的相关性,动静刚度比其实是微孔橡胶垫板内耗大小的量度。     

利用变分原理计算V型金属橡胶弹簧的三向弹性系数

V型金属钢板橡胶弹簧具有为机车车辆走行部所必需的三相弹性．然而，当使用由橡胶和金属粘结起来的弹性元件时，由于两种材质的性质具有本质的差异，使三向弹性系数的计算十分困难，至今尚无可供应用的确定公式．作者利用变分原理——虚位移原理。考虑了金属与橡胶组合的边界条件，通过一组假设的试探函数，根据δ=0建立了控制方程．然后，再种用卡氏第二定律推导出单层的弹性系数，进而以这种方法确定了由多展组成的整个V型弹簧的刚度．     

铁路桥梁制动力调节体系的研究

基于铅芯橡胶支座的性能，提出利用铅芯屈服前刚度合理调节列车制动力，利用铅芯屈服后刚度进行隔震的思路，并通过静力试验，动力特性测试及模拟地震振动台试验予以验证，试验结果表明，设置橡胶支座后，可以有效的调整各墩台的综合刚度，按设计意图合理分配制动力；与传统支座桥梁相比，橡胶支座多跨简支模型桥梁的动力反应呈全桥一致反应，隔震效果显著，地震响应得以大幅度减小。     

转向架用牵引橡胶堆稳定性分析

选用橡胶本构方程Mooney-Rivlin模型,基于LS-Dyna软件分析转向架用牵引橡胶堆的承载性能,得到在纵向、横向和垂向载荷作用下的"力-位移"曲线(即橡胶堆的三向刚度),仿真结果与试验测试结果吻合程度良好,相对误差在10%左右,验证了此仿真计算方法的准确性。通过比较在纵向位移下不同硬度对橡胶堆稳定性的影响,发现牵引橡胶堆硬度为48 HA时的临界失稳纵向位移为35.2 mm,硬度为46 HA时其纵向承载能力最优;不同的安装方位对牵引橡胶堆失稳形式影响较大,建议牵引橡胶堆采用短边与工装长边平行排列的安装形式。     

浮置板板下胶垫的温变特性及其对轮轨系统的影响

以我国地铁常用浮置板板下胶垫为研究对象,测取-40~30℃的温度环境中板下胶垫的静刚度。建立车辆-浮置板轨道垂向耦合动力学模型,分析板下胶垫的温度敏感性以及不同温度环境下板下胶垫温变刚度对轮轨系统动力响应特征。研究结果表明:板下胶垫静刚度在工作荷载范围内为常量,不具有幅变非线性特征。板下胶垫的线性静刚度随着温度的降低而急剧升高,增幅高达224%以上。板下胶垫的温变刚度主要影响橡胶隔振垫浮置板轨道的浮置板位移,浮置板垂向最大位移变化率可达到204%。其次,板下胶垫的温变刚度对钢轨的垂向位移也会产生一定的影响,钢轨垂向最大位移变化率为31%。板下胶垫的温变刚度对轮轨之间作用力产生的影响较小。     

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。     

CRTSⅢ型减振板式轨道垫层刚度限值研究

为研究CRTSⅢ型减振板式轨道减振垫层刚度对自密实混凝土耐久性的影响,应用弹性地基梁-实体有限元模型,以减振垫刚度限值为研究对象,考虑列车荷载与正温度梯度共同作用,计算不同垫层刚度下自密实混凝土的拉应力、裂纹分布及宽度、耐久性损伤度。结果表明,随减振垫层刚度减小,自密实混凝土层拉应力、裂纹数量、裂纹宽度及耐久性相对损伤度均逐渐增大;依据自密实混凝土层耐久性要求,得到减振垫层的面刚度下限值为20 MPa/m。     

弹性支承块式无砟轨道的减振机理

为了揭示弹性支承块式无砟轨道的减振机理,为轨道减振设计提供理论依据,运用模态分析法,分析扣件刚度、块下胶垫刚度及部件刚度匹配对轨道减振效果的影响,结果表明:扣件刚度对钢轨570 Hz以下的振动具有较好的减缓作用,对钢轨的高频振动基本没有减缓作用;降低块下胶垫刚度能提高块下胶垫的减振效果;扣件与块下胶垫刚度同取为20~40 kN/mm时,钢轨与支承块将产生共振作用,较高的扣件刚度与较低的块下胶垫刚度相匹配,能提高轨道的减振效果。     

并联高挠圆簧两端串联橡胶弹簧系统水平方向刚度分析

为了降低高挠圆簧的工作应力和组合弹簧系统的水平方向刚度值，铁道机车车辆转向架二系弹簧悬挂系统采用并联高挠圆簧两端串联橡胶弹簧结构。基于经典弹簧水平方向刚度分析理论，建立了高挠圆簧和橡胶弹簧的力和力矩与线位移和角位移关系式，导出了并联高挠圆簧两端串联橡胶弹簧的水平方向刚度分析的直接计算方法，为此类系统设计提供了理论依据。     

提速车辆转向架橡胶球铰刚度分析

根据提速客车转向架橡胶球铰的结构特点，结合橡胶的本构模型及相关系数，利用ABAQUS软件对其径向刚度、轴向刚度、偏转刚度和扭转刚度进行了分析，并将计算结果和试验结果进行了比较。结果表明：计算结果和试验结果具有较好的一致性，利用有限元分析能指导橡胶球铰及同类产品的结构设计。     

基于显式积分技术求解大变形橡胶减振元件非线性准静态刚度的方法

将实验测试时间作为计算的加载时间,能够得到与试验等效的橡胶件准静态刚度曲线;金属部件的模拟采用不影响计算时间步长的刚体单元代替可变形的有限单元,可将计算时间缩短20倍;质量缩放因子取2.3×109,泊松比取0.495,对橡胶件的体积可压缩性进行软化,以达到缩短计算时间和保证计算精度的目的;设置橡胶材料的黏性,能够抑制求解过程中出现的数值振荡现象.仿真计算分析与实验结果表明:与隐式积分技术相比,采用显式积分技术能够使大变形工况下橡胶减振元件非线性准静态刚度仿真计算的收敛性提高30％,而动能与内能之比仅为1.5％;在橡胶件垂向压缩量为0～30mm时,采用显式积分技术得到的仿真计算结果与实验结果基本吻合,误差仅为5.5％.研究结果表明,显式积分技术适合用于橡胶件开发过程中对其大变形工况下准静态刚度的仿真计算.     

双拉杆式机车转向架轴箱定位刚度分析

分析双拉杆式轴箱定位的纵横刚度组成,比较各橡胶元件参数对定位刚度的影响,建立了双拉杆式轴箱定位刚度的模型。工程化的轴箱定位刚度计算公式具有较高的计算精度,有利于轴箱定位橡胶元件的设计、制造和测试。