填充高阻尼材料增强网孔式橡胶弹性垫板的性能

刚度和阻尼是影响轨下弹性垫板减振性能的重要参数。针对一种新型网孔式橡胶弹性垫板,建立三维有限元模型研究其刚度和阻尼特性,以及网孔中填充高阻尼材料对垫板阻尼特性的影响。研究结果表明:相较于传统的沟槽式弹性垫板,网孔式弹性垫板具有更大的弹性,阻尼比略大,内部应力分布均匀,应力较低;在网孔中填充高阻尼材料可以大幅度提高垫板的阻尼比,改善垫板内部应力分布,还可通过改变填充物饱和度调整弹性垫板的垂向位移量,使垫板适用于多种刚度要求的轨道系统,拓展垫板的适用性。     

重载铁路弹性支承块式无砟轨道轨距保持能力计算分析

弹性支承块式无砟轨道结构整体弹性较好,有利于降低轮轨相互作用力并减缓对隧道基底的振动冲击,是重载铁路长大隧道内较为适宜的轨道结构形式。但弹性支承块式无砟轨道采用两个独立的弹性块体支承钢轨,其保持轨道几何状态,尤其是保持轨距的能力相对较弱。本文通过有限元模型计算,结合室内相关试验结果,研究分析了重载条件下弹性支承块式无砟轨道轨距保持能力的影响因素。结果表明:增大支承块的长度、宽度以及埋深,可减小支承块横向间距扩大、轨距扩大、钢轨转角和支承块转角;当支承块埋深不变时,增大支承块高度对轨距扩大、钢轨转角及支承块转角的控制不利;增大支承块套靴侧向刚度,可减小支承块横向间距扩大、轨距扩大、钢轨转角和支承块转角;增大轨下垫板刚度和支承块下垫板刚度,轨距扩大不断减小,但轨下垫板刚度的增加主要是降低钢轨转角,对支承块的几何状态影响不大,而支承块下垫板刚度的增加主要是降低支承块横向间距扩大,对钢轨转角的影响较小。     

重载铁路WJ-12型扣件TPEE垫板结构优化设计

为解决重载铁路WJ-12型扣件弹性垫板压溃、疲劳后扣件静刚度变化率超限、混凝土轨枕承轨面磨损等问题,对现有热塑性聚酯弹性体（Thermoplastic Polyester Elastomer,TPEE）垫板进行结构优化设计。优化后,TPEE垫板的厚度和面内尺寸保持不变,单个凸台面积增大。采用有限元软件建立TPEE垫板静刚度计算模型和钢轨-TPEE垫板-轨枕耦合模型,对优化前后TPEE垫板的静刚度和TPEE垫板与轨枕的耦合应力进行计算,并通过室内试验对比优化前后TPEE垫板及扣件的静刚度和300万次疲劳试验后的静刚度变化率。结果表明：优化后,TPEE垫板静刚度为47.3 kN/mm,疲劳试验后的TPEE垫板和扣件静刚度变化率均小于20%,满足规范要求;优化后TPEE垫板和轨枕表面受力更为分散、合理,二者相互作用减小。     

关于橡胶垫板刚度计算方法的研究

静刚度是轨下橡胶垫层的关键设计参数,结合胶垫垂直静刚度的特性试验研究了两类沟槽式垫板,并设计了一种圆柱型高弹性橡胶垫板,比较了现有的橡胶垫板刚度计算方法,证明了理论计算的有效性,为轨下胶垫的工程应用以及产品的研制开发提供参考.     

弹性分开式扣件弹性垫板静刚度测试评价方法

研究目的:为探索弹性分开式扣件弹性垫板静刚度的合理测试和评价方法,本文首先通过单因素试验分析各因素对弹性垫板静刚度测试结果的影响规律,提出弹性垫板合理的静刚度测试方案,然后结合弹性分开式扣件服役状态,给出其轨下和板下弹性垫板静刚度评价建议。研究结论:(1)扣件弹性垫板的静刚度测试应包含预加载和正式加载两部分,首先以3～5 kN/s的加载速率对弹性垫板进行不少于2次的预加载(预加载最大载荷应高于静刚度荷载范围至少10 kN),紧接着以1～2 kN/s的加载速率进行3次正式加载,并在静刚度测试荷载范围两端点保持荷载90 s(荷载小于100 kN时可缩短至60 s),记录位移稳定时的数据来计算弹性垫板的静刚度;(2)弹性分开式扣件轨下和板下弹性垫板应采用不同的评价标准对其静刚度进行评价,其中轨下垫板通过测试20～70 kN荷载范围内的割线刚度进行评价,板下垫板应根据扣件实际服役状态所受荷范围的割线刚度进行评价;(3)本研究成果可应用于弹性分开式扣件轨下和板下垫板静刚度的测试与评价。     

双层非线性减振扣件刚度及其影响因素研究

为了研究某双层非线性减振扣件刚度及其影响因素,对其静刚度在MTS试验机上进行试验测试,测得该扣件的刚度为14.45 kN/mm。根据现有的实体模型,运用ANSYS有限元分析软件建立该扣件的有限元模型,分析模型的静刚度为13.95 kN/mm,误差为3.58%。将扣件模型中弹性垫板的厚度、凸圆台锥角和凸圆台直径作为影响因子,计算扣件系统在预组装条件下刚度的变化趋势。研究表明,通过改变弹性垫板厚度、凸圆台锥角和凸圆台直径,扣件系统的刚度均有所改变。弹性垫板的厚度和凸圆台锥角变化趋势相似,都随参数的增大刚度减小,厚度的影响更为明显。弹性垫板凸圆台直径增大,扣件刚度减小。在扣件优化设计过程中,可考虑改变上述3个参数,以改变扣件的刚度。     

钢桁梁明桥面板式无砟轨道用扣件研究

为满足钢桁梁明桥面板式无砟轨道用扣件弹性和轨距调整量的要求,研发了MQ-2型扣件。该扣件采用无挡肩、弹性分开式结构;轨下垫板静刚度设计值为（100±10）kN/mm,轨距调整量设计值为-8～+8 mm,钢轨调高量设计值为-4～+20 mm;通过更换不同类型的弹条、轨距块和轨下垫板,扣件可实现三种钢轨纵向阻力,以满足不同工况无缝线路设计需求。经室内试验,该扣件的轨下垫板静刚度、动静刚度比、疲劳后静刚度变化率均满足设计要求;扣件轨距变化量、组装静刚度变化率均满足规范要求;钢轨纵向阻力、预埋套管抗拔力、绝缘性能的测试值均满足设计要求。该扣件已在广州南沙港铁路跨洪奇沥水道特大桥上应用,该铁路自开通运营至今,已完成2.1万个标准集装箱运输,列车通过该桥时安全平稳,轨道几何形位良好,扣件结构稳定可靠。     

一种新型整铸护轨垫板的设计研究及分析

通过对护轨垫板的结构及制造工艺进行优化,设计了一种新型整铸护轨垫板,为了确定新型整铸护轨垫板的力学性能是否满足使用要求,以弹性力学有限元法为理论指导,采用ANSYS大型有限元计算软件对该种新型整铸护轨垫板的强度和疲劳性能进行分析。分析结果表明,新型整铸护轨垫板不但克服了旧式整铸垫板和焊接型垫板所存在的应力集中区应力过大的缺陷,同时有效地减小了垫板横向和竖向的位移。在疲劳强度方面也得到了较好的加强,对提高高速铁路列车过岔速度有较明显的作用。     

国内外弹性轨枕的研究与应用

铺设弹性轨枕是减少有砟轨道结构道床养护维修工作量的一项重要技术措施,国内外均对此开展了大量研究工作。国内外研究现状的总结分析表明:弹性轨枕对于轨道的刚度均匀化、减少道床应力、减轻道床及下部基础的冲击效应具有一定的效果,但铺设弹性轨枕的线路存在轨枕横向阻力降低、钢轨和轨枕振动加速度增大、道床不稳定、线路噪声增加等问题;设计时枕下弹性垫板刚度应与轨道结构的整体受力统一考虑,硬的轨下垫板与非常软的枕下弹性垫板组合使用可能会导致轨枕出现裂纹,软的轨下垫板与硬的枕下弹性垫板组合为较合理的配置方式。总体来看,弹性轨枕对于改善整个轨道结构弹性是有利的,可在下部基础刚度较大的特殊区段使用。     

重载铁路桥上无砟轨道扣件关键参数研究

研究目的:为研究重载铁路桥上长枕埋入式无砟轨道扣件系统关键设计参数取值,本文基于弹性地基梁理论和车辆-轨道耦合动力学理论,建立32.5 t轴重重载货车-长枕埋入式无砟轨道-桥梁垂向耦合动力学模型,分析扣件刚度、扣件间距对重载铁路桥上长枕埋入式无砟轨道静、动力学性能的影响规律,提出重载铁路桥上长枕埋入式无砟轨道扣件系统设计参数取值。研究结论:(1)钢轨垂向位移和钢轨轨底应力随扣件系统刚度的增大而减小,车体垂向振动加速度、轮重减载率、轮轨力和桥梁垂向振动加速度随扣件系统刚度的增大而增大;(2)钢轨垂向位移、钢轨轨底应力、车体垂向振动加速度、轮重减载率和桥梁垂向振动加速度随扣件间距的增大而增大,但轮轨垂向力随之减小;(3)综合考虑轨道变形以及工程造价,建议重载铁路桥上长枕埋入式无砟轨道扣件系统的静刚度取为40～60 k N/mm,扣件系统的动刚度取为80～100 k N/mm,扣件间距取为0.6～0.65 m;(4)本研究成果可为重载铁路桥上长枕埋入式无砟轨道结构设计提供参考。     

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。     

表面改性剂对橡胶垫板动态性能的影响

通过掺加不同表面改性剂制作了5种配方试样,采用橡胶加工分析仪,材料疲劳试验机和冲击回弹试验仪,研究了有无表面改性剂以及不同种类表面改性剂对橡胶垫板动态性能的影响规律.研究结果表明:加入表面改性剂后,配方1(基准配方)到配方5(表面改性剂为LONSIL 4C)橡胶动静刚度比、损耗功和力学损耗角正切tanδ均依次减小;配方1到配方5储能模量依次减小,Payne效应越来越不明显;配方1到配方5橡胶材料回弹性依次增大;动静刚度比与损耗功、回弹性和tanδ均有很好的相关性.在试验室可以用测试回弹性或损耗功,或tanδ代替测试动静刚度比,以降低低动静刚度比橡胶垫板的研发成本.     

地铁车辆段大间距立柱式检查坑轨道受力特性研究

为明确车辆段库内扣件大间距立柱式检查坑轨道的受力特性,基于有限单元法,研究不同扣件间距对轨道受力变形的影响;通过ANSYS与LS_DYNA建立车辆-轨道耦合动力学模型,对实际列车动荷载下的轨道受力变形进行计算;建立扣件锚固螺栓精细化有限元模型,进一步分析螺栓的受力情况。结果表明：(1)在列车静荷载作用下,随着扣件间距增加,胶垫压缩量、扣件剪切力均呈现明显线性增大趋势,扣件上拔力先增大后减小,扣件间距取1.9 m时,胶垫压缩量超出规范要求值,故建议立柱式检查坑扣件间距不超过1.8 m;(2)扣件间距取设计值1.4 m时,在列车动荷载作用下,最大轮轨力为81.76 kN,相较于静轮载增加2.2%,扣件受力变形符合规定要求;(3)在抗拔力和剪切力作用下,螺栓和螺纹套管的受力均符合设计要求。     

The Methodology Research on the Test and Evaluation of Static Stiffness of Elastic Pads in Elastic Separated FastenerEI北大核心

Research purposes: In order to explore the reasonable test and evaluation methods of the static stiffness of the elastic pads in elastic separated fastener, the influences of various factors on the static stiffness of the elastic pads were tested and analyzed by single factor test, a reasonable static stiffness test plan for the elastic pads was proposed. Besides, the evaluation suggestions for static stiffness of rail pad and baseplate pad were analyzed in terms of the installation state of the elastic separated fastener. Research conclusions:(1) The test of the static stiffness of elastic pad should include two stages: preloading stage and formal loading stage. Firstly, the elastic pad shall be preloaded with no less than 2 times at a loading rate of 3-5 kN/s, and the preloaded maximum load shall be at least 10 kN higher than the static stiffness test load range of the elastic pad. Then, formal loading is supposed to be carried out at least 3 times with a loading rate of 1~2 kN/s, and at both ends of the load range the load should be maintained for 90 s, which could be shortened to 60 s in special case when the load is less than 100 kN. Finally, the static stiffness of the elastic pad is calculated by the average value of the three test results. (2) The evaluation methods of static stiffness of rail pad and baseplate pad are dissimilar. The static stiffness of the rail pad could be evaluated by the secant stiffness in the range of 20~70 kN, while the evaluation of static stiffness of baseplate pad should be processed in terms of the reasonable static stiffness test load range of baseplate pad determined by the installation torque of anchored bolt. (3) This research results can be applied in the test and evaluation of static stiffness of rail pad and baseplate pad in elastic separated fastener. © 2018, Editorial Department of Journal of Railway Engineering Society. All right reserved.     

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。     

新型钢枕轨道结构受力特性影响因素分析

针对轨道过渡段基础沉降引起的轨道不平顺问题,提出一种能够自动补偿基础沉降的新型钢枕。为研究新型钢枕轨道结构参数对轨道结构受力特性的影响,基于有限元法,建立新型钢枕轨道-路基空间耦合模型,分析轨下胶垫刚度、钢枕间距以及道床弹性模量等参数对钢枕轨道结构受力特性的影响规律。研究结果表明:轨下胶垫刚度对钢轨受力特性的影响最为显著,随着轨下胶垫刚度的增大,钢轨的受力与变形均随之减小,但同时钢枕、道床和路基的受力与变形有所增大;减小钢枕间距能够减小轨道结构受力与变形,但钢枕间距太小会加大对道砟捣固的作业难度,增加养护维修工作量和维修成本;增大道床弹性模量可以减小轨道结构变形,但同时增大了钢枕和道床的受力。建议对轨下胶垫刚度、钢枕间距和道床弹性模量等参数综合考虑后合理选取。     

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。     

地铁减振型无砟轨道CA砂浆应力匹配研究

地铁减振型无砟轨道结构中,CA砂浆层位于轨道板和隔振垫之间,起着支承、传载和调整的功能。由于隔振垫的存在,CA砂浆层极易发生破坏,因此需要全面地研究轨道结构参数对CA砂浆的应力影响规律。基于弹性地基梁体模型,研究轨道板的混凝土等级、CA砂浆弹性模量、隔振垫刚度及轨道板长度4个轨道结构参数对CA砂浆应力的影响规律,并通过应力匹配图得到合理的轨道结构参数匹配。得到的结论是CA砂浆弹性模量是对CA砂浆应力影响最敏感的参数;轨道板的混凝土等级、CA砂浆弹性模量、隔振垫刚度及轨道板长度4个轨道结构参数对CA砂浆最大拉应力的影响远大于对CA砂浆最大压应力的影响;通过应力匹配图,提出较为合理的轨道结构参数匹配:轨道板使用C80等级的混凝土、CA砂浆取中低弹模3 000 MPa、隔振垫刚度取0.04 N/mm~3、轨道板长度取4.097 m。     

双弹性垫板刚度对扣件减振性能影响研究

为了研究垫板刚度对地铁中大量使用的双弹性垫板扣件减振性能的影响,通过对简化模型的理论推导,以及采用实验室测试和数值模拟相结合的方法,得出:板下垫板刚度越大,则轨道板位移频响越大,轨下垫板刚度大小对轨道板振动位移频响基本没有影响;轨下垫板刚度以及板下垫板刚度越大,则轨道板振动加速度频响越小。因此,设计开发双弹性垫板的扣件,应该根据轨道板位移控制和加速度控制综合考虑。     

安哥拉客车转向架二系悬挂系统稳定性分析

在通过不同半径曲线时,对安哥拉全钢弹簧客车转向架二系高圆钢弹簧两端加橡胶垫悬挂系统的橡胶垫和圆柱形螺旋压缩高圆钢弹簧的水平方向位移、刚度和强度进行分析。基于经典材料力学方法开发的分析程序,在规定的运用工况下,通过分析和计算橡胶垫的强度,4种车型的高圆钢弹簧的刚度和强度,二系悬挂系统的稳定性均满足设计要求。