受电弓滑板用三维网状铜-碳复合材料的研究

利用碳纤维布和铜粉、钛粉、石墨粉等为原料,采用热压成型、烧结等工艺制备三维网状铜-碳复合受电弓滑板。研究受电弓滑板的物理力学性能,利用扫描电镜(SEM)对复合材料的内部结构进行观察,并与当前正在使用的受电弓滑板的性能进行对比。结果表明:铜和碳纤维在空间互成三维网状结构,铜质量分数为40%的复合材料具有较小的电阻率和较好的力学性能。     

碳纤维复合材料受电弓导流罩降噪优化设计

随着高速铁路的发展和列车运行速度的提高,高速铁路沿线以及高速列车内部的噪声问题越来越严重。针对车顶受电弓噪声的降噪方法进行了探讨,对现有导流罩结构改进优化,设计出新型受电弓导流罩结构,有效地降低了受电弓噪声,并采用碳纤维复合材料对导流罩结构进行铺层设计,使得结构达到了减重和强化的目的。     

减磨型碳纤维复合材料受电弓滑板的研制

介绍减磨型碳纤维复合材料电力机车受电弓滑板的设计思路和关键技术,从碳纤维、石墨和树脂等方面进行改进,提高滑板的抗冲击强度,减少滑板断裂、掉块的发生,延长滑板使用寿命,减少由此原因造成的弓网故障。同时介绍了该滑板的技术性能和工艺流程。     

基于刚柔耦合的跨坐式单轨车辆受电弓疲劳分析

针对跨坐式单轨车辆受电弓在运行时出现断弓的问题,依靠固定界面模态综合法,建立该型跨坐式单轨车辆弓网刚柔耦合多体动力学模型,并通过与测试试验的对比验证了模型的正确性。探讨了各杆件的动应力响应,得到了各杆件的振动特性,并采用准静态应力叠加法对受电弓进行了疲劳强度分析。仿真结果与该型单轨受电弓的实际断弓位置相吻合,从而验证了基于刚柔耦合模型对受电弓进行疲劳分析的正确性。     

一种碳纤维复合材料头罩的研制

文章以广州市轨道交通十八号线城际动车组为例,介绍了一种碳纤维复合材料头罩的研制过程。首先,从结构、性能要求等方面对列车碳纤维复合材料头罩进行产品分析;然后,通过研究阻燃剂含量、树脂含量、碳纤维织物对碳纤维复合材料力学性能的影响,确定其性能参数,从而制作试样并测试其力学性能;接着,基于力学性能测试结果对头罩结构仿真结果进行校核,在具备足够安全系数的基础上,对头罩结构进行优化,并对头罩模具结构设计和成型工艺进行具体分析;最后,对头罩的重量及性能指标进行测试。结果表明：在满足列车头罩性能要求的情况下,本研究采用的真空导入成型工艺比传统的热压罐成型工艺具备更优的性价比,且制备的碳纤维复合材料头罩相比玻璃纤维复合材料头罩可减重约20%。     

碳纤维复合材料夹芯结构模拟驾驶舱的应用研究

介绍采用碳纤维复合材料结构的模拟驾驶舱设计和仿真分析,证明碳纤维复合材料夹芯结构舱体完全满足设计应用要求;该结构的材料体系满足冲击、隔声、隔热和阻燃要求;用液态成型工艺制备的碳纤维夹芯复合材料舱体较全碳钢车体减重效果明显。     

城市轨道交通车辆受电弓常见故障综述

为了解我国城市轨道交通车辆受电弓现状,对受电弓应用情况开展了调研工作。在介绍受电弓基本结构形式、国内外主要产品的基础上,总结受电弓杆件裂纹或断裂、滑板磨耗不均匀或过快、离线等主要常见故障现象,分析故障成因与对策,指出有待进一步优化和完善的方面。     

降低C/C复合材料滑板成本并评价其磨损极限

C/C复合材料制作的受电弓滑板与传统的碳系滑板相比,其强度及韧性十分优异。但因其使用了较多的碳纤维,因此,有待解决成本较高的问题。文章介绍了重新审定碳纤维用量以降低其制造成本以及对滑板使用极限厚度的目标值进行详细研究的结果。     

C/C复合材料制受电弓滑板的磨损特性评价

C/C复合材料是以提高强度、耐冲击性等为目的的碳纤维强化的碳基体复合材料。文章基于定置磨损试验及现车试验,研究了3种C/C复合材料制受电弓滑板的磨损特性,并考察了降低滑板磨损的对策。     

降低复合材料滑板成本及明确其极限厚度

用碳纤维增强碳基体材料的C/C复合材料制成的受电弓滑板,具有高韧性、高润滑性能、耐磨性也优异。不过,由于使用许多碳纤维,有待解决比传统型滑板成本高的问题。文中介绍了通过重新评审碳纤维的含量等力求降低C/C复合材料制滑板的制作成本,同时,对滑板使用的极限厚度进行了研究,结果表明用开发的低成本C/C复合材料滑板到达剩余厚度4 mm时,相比在剩余厚度9 mm就要更换的现用M40A滑板的使用成本降低50%。     

碳纤维车头在市域快轨车辆上的应用

以北京某新型市域快轨车辆为依托,对碳纤维复合材料在轨道车辆车头上的应用进行了研究。通过对比碳纤维材料类型、成型工艺、连接方式,阐述了碳纤维车头的设计特点以及头罩产品缺陷控制方法,并对设计完成的头罩产品进行了不同工况的仿真分析。研究结果表明,采用碳纤维复合材料设计制造城轨车辆车头头罩及骨架,方案可行,对于承载较小的车头覆盖件,需采用树脂真空导入成型工艺制备的碳纤维复合材料设计;承载较大的车身结构件则需要采用预浸料真空袋压高温固化成型工艺制备的碳纤维复合材料进行设计。采用碳纤维复合材料设计制造城市轨道车辆车头,可有效减轻车头质量。     

碳纤维复合材料机车走廊门轻量化设计与研究

文章主要介绍通过采用碳纤维复合材料实现机车走廊门的轻量化设计,简要说明碳纤维复合材料特点,对碳纤维复合材料机车走廊门的结构进行分析,并通过粘接接头计算、强度计算和相关试验验证碳纤维复合材料机车走廊门的可行性。     

基于不同评价标准的受电弓上臂焊缝疲劳强度研究

针对CED300型受电弓,进行疲劳强度研究,采用ANSYS软件为计算工具,基于DVS 1608标准方法和ERRI B12/RP17报告提出的多轴应力向单轴应力转化方法实现对受电弓上臂焊缝疲劳强度的评价。对两种方法的评价结果进行分析,找出上臂的危险焊缝,为今后该型受电弓局部结构优化提供理论依据。     

两种典型地铁受电弓关键部位疲劳失效评价与研究

地铁受电弓在服役条件下承受着复杂的交变应力作用，容易产生疲劳失效，因此有必要对受电弓部件进行疲劳寿命评价。文章通过对两种典型受电弓进行动态应力测试，得到ATO工况下应力时程曲线，实测结果发现当接触网导线高度突变时，某些测点的应力会出现相应的突变，然后回归小幅振荡。文章首先采用雨流计数法对应力时程数据进行循环计数统计，然后用Goodman模型考虑载荷谱中平均应力的影响，并结合材料的外推P-S-N曲线及Miner法则对受电弓部件进行寿命预测。结果显示，A型受电弓的上下臂杆连接部位以及B型受电弓的上框架部位疲劳寿命相对较短，应考虑构件结构改进以提高寿命。     

城轨车辆受电弓上框架焊接结构改进

以广州地铁三号线城轨车辆所用TSG14受电弓上框架为例,从焊接工艺和设计方面介绍了受电弓上框架焊接结构优化措施及工艺验证,通过对受电弓上框架焊接结构优化和工艺改进以防止7000系铝合金上框架开裂,并推及城轨车辆受电弓各类似项目。     

碳纤维增强树脂基复合材料在轨道交通车辆车体中的应用与思考

提出了碳纤维增强复合材料应用于轨道交通车辆车体的技术需求和技术优势。介绍了国内外轨道交通车辆碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)车体的应用现状。对中车长春轨道客车股份有限公司研制的全碳纤维复合材料车体的应用实例和技术特点进行了分析,证实了全碳纤维复合材料车体承载结构应用的可行性。对持续快速发展碳纤维复合材料技术,以及推进轨道交通复合材料车体的应用提出可行性建议。     

考虑风载的高速列车受电弓静强度分析

铁路高速化在带来方便快捷运输条件的同时,也使列车及其相关结构所受的空气阻力急剧增大,为保证受电弓的安全运行,有必要开展气动载荷作用下的受电弓静强度分析。基于ANSYS Workbench的静强度分析功能,现对气动载荷作用下的受电弓静强度分析方法进行了探索,分析了气动载荷的影响效果,并实现了气动力作用下V500高速受电弓的静强度校核。结果表明,V500高速受电弓弓头在气动力作用下呈抬升趋势,该型弓具有良好的气动性能;对比开、闭口运行工况下的结构承载分布情况和部件应力,V500高速受电弓闭口运行性能略优于开口运行性能;受电弓平衡臂、弹簧盒、上臂杆和底架的应力主要由气动载荷引起;V500高速受电弓各部件均通过强度校核,满足静强度设计要求。     

空气动力作用对高速受电弓受流特性影响研究

从空气动力学角度出发,分析高速弓网受流稳定性。利用三维建模软件UG,建立了高速受电弓的几何模型,将受电弓的几何模型导入流体力学计算软件STAR-CCM＋,采用紊流模型对受电弓在开放空间的空气动力学性能进行了仿真,研究了高速350km/h下风阻对弓网之间抬升力、受电弓弓头和杆件的影响情况,为进一步研究高速受电弓参数和受流性能提供了仿真手段和理论研究基础。     

受电弓参数测定方法的研究

对单自由度欠阻尼振动特性进行理论推导,得出其一般运动规律,并利用此规律对受电弓参数进行测定。对于框架归算质量的测量,考虑到其结构是一个复杂的空间杆件结构,测量比较困难,于是采用单频稳态正弦激振方法得到其归算质量。     

铁道用材料的最新研究开发动向

文章按照有机材料、无机材料、金属材料的分类,介绍各种材料在铁路不同构件上应用的实例及最近的研发情况,阐述了相关材料技术的发展现状及前景,也择要介绍了复合材料诸如碳纤维强化的碳系材料在受电弓滑板上的重要应用。