橡胶缓冲器

第 !卷 第 "期 ! # # !年 $月

交 通 运 输 工 程 学 报 % & ’ ( ) * + & , -( * , , . /* ) 0-( * ) 1 2 & ( 3 * 3 . & )4 ) 5 . ) 6 6 ( . ) 5
7& + 8 ! 9& 8 " : 6 2 ;! # # !
文章编号 < > @ D > = > @ " D ? ! # # ! A # " = # # > E = # F
表 - 米轨货车橡胶缓冲器设计要求性能参数 > - k h i j l m n o p l qr p s r l p t o l u s v p n j j l pj n wr l pv s pt x l o q lt p n z | u v p l o y x t z i p{ o t x-w {
缓冲器传递的最大冲击力 # b 为缓冲器的最大行程 #
. 功能模型
单 层橡胶块是缓冲器的基 本工作 元件 $ 如 图 所示 ! 设计 时 忽 略 阻 尼 效 应 ! 用 弹 簧 模 型 来 近 似! 则 单层橡胶的功能模型可表示为 橡胶弹力 橡胶弹性功 510 01 & 32 ’ / 2 4
2 32 4 2 4
<96 $ Z P ‘ X V a ‘ y1 3 ( ’ / 3 ’ ( * + 1 / x 6 "6. 1. ) 3 ( & 0 ’ / 6 0* ) 00 6 1 . 5 )"6 3 x & 0. 12 ( 6 1 6 ) 3 6 0, & (*) 6 y( ’ % % 6 ( ; % ’ "2 6 (& ,3 x 6( * . + y* {, ( 6 . 5 x 3/ * (y. 3 x>" y. 0 63 ( ’ / & 1 x 6% ’ "2 6 (. 1& ) + { "* 0 6’ 2& ,3 y& B = = ; B 6 ’ / x * ) 5 6 * % + 6’ ) . 3 1 3 x 6% ’ 3 32 + * 3 6 ( ’ % % 6 (’ ) . 3* ) 03 x 62 * ( 3 . 3 . & )2 + * 3 6 ( ’ % % 6 (’ ) . 3 v )* 0 0 . 3 . & ) * ; B ( 6 ( &. ) . 3 . * + 2 ( 6 1 1, & ( / 6. 16 "2 + & { 6 0 x 6 1 6"* & 63 x 6% ’ "2 6 (x & + 0 1* 0 z * ) 3 * 5 6 1& , + . 5 x 3 . )y6 . 5 x 3 ; B + & y6 1 3 . ). "2 * / 3 , & ( / 6* ) 05 & & 0. )% ’ "2 . ) 56 , , 6 / 3 v 3 . 16 * 1 {3 &% 6* 1 1 6 "% + 6 0* ) 00 . 1 * 1 1 6 "% + 6 0 B 5 & & 0. )6 ’ / x * ) 5 6 * % . + . 3 { + & y6 ( . )/ & 1 3 & , "* ) ’ , * / 3 ’ ( . ) 5* ) 0"* . ) 3 * . ) . ) 5* ) 0x . 5 x 6 ( 6 , , . / . 6 ) 3 . )’ 1 6 ; & , 3 x 6% ’ "2 6 (z & + ’ "6 x 61 3 ( ’ / 3 ’ ( * + 1 / x 6 "62 ( & z . 0 6 1* + 1 &*/ * 2 * / . 3 {& ,0 6 z 6 + & 2 . ) 53 x 6( ’ % % 6 ( B = ;% ’ "2 6 ( 1’ 1 6 0, & ( x . 5 x1 2 6 6 0 1 ’ % x . 5 x1 2 6 6 0* ) 0x 6 * z {( * . + y* {/ * ( 1 x 6 0 6 1 . 5 )"6 3 x & 0x * 1 % 6 6 ) ; "3 B E, B > #( ; 6 , , 6 / 3 . z 6 + {* 2 2 + . 6 03 &3 x 60 6 z 6 + & 2 "6 ) 3 & , 2 ( 6 1 6 ) 3 ( ’ % % 6 ( % ’ "2 6 ( 1 * % 1 . 5 1 6 , 1 <( G( G0 G1 G6 G )O ^W T X * P * . + y* {, ( 6 . 5 x 3/ * ( ’ % % 6 (% ’ "2 6 ( 6 1 . 5 ) 3 ( ’ / 3 ’ ( 61 / x 6 "6 ’ / x * ) 5 6 * % . + . 3 { G/ "* . ) 3 * . ) * % . + . 3 { & 1 3 <+ = > $ @ " = A B"* B. B*2 $ Y ‘ _ T XX O P Y [O JM, -& ) 5 ’ . * ) 5? + 6 x ! ( & , 6 1 1 & (& ,: & ’ 3 x y6 1 3% . * & 3 & ) 5 B6 B B"* B, L) . z 6 ( 1 . 3 { ) 5 * 5 6 0. )( 6 1 6 * ( / x& ,"6 / x * ) . / * +0 6 1 . 5 ) ( 6 + . * % . + . 3 { . ) 3 * . ) * % . + . 3 { * . 5 ’ 6* ) 0 ; , ( * / 3 ’ ( 6
万方数据
X
交
通
运
输
工
程
学
报
2 32 4 2 4
% 4 4 %年 % % 8 & 32 ’ 92 : V 1 2 4 4 %
围大 ! 橡胶 低 温 时 易 冷 硬 脆 化 ! 导 致 缓 冲 效 果 差" 寿 另一方面可能有产品质量把关不严的原因 # 命较低 # 此外 ! 本文研究表明 ! 还有设计方面的原因 $ 为了克 服 米 轨货车借用 准 轨 货 车 %号 缓 冲 器 存 在 的 缺 陷 ! 提高车辆运行的品质 $ 同时 ! 考虑到米轨铁路运行区 间温差较小 ! 有别于现有准轨车辆运行环境 $ 所以 ! 权衡 利 弊 ! 现场 决 定 选 择 橡 胶 缓 冲 器 替 代 现 有 准 轨 货车 %号缓冲器 $ 替代初期 ! 使用了某厂开发的橡胶 缓冲器 $ 现场使用中发现 ! 运行品质虽有改善 ! 但效 果仍然不理想 $ 经西南交通大学试验证实 ! 该缓冲器 性能参数确实存在较大缺陷 & 另文介绍 ’ $ 试验结果 表明! 其结构方 案 和 橡 胶 参 数 的 选 择 都 存 在 一 定 缺 陷$因此! 由西南交通大学与昆明铁路局开远车辆 段" 云南橡胶研 究 所 联 合 开 发 了 新 型 米 轨 货 车 橡 胶 缓 冲器 (( ) $ 本文介绍这一橡 胶缓 冲 器 的新 * +, 型结构方案与开发研制中的设计计算探索 $
寿命不长等缺点 K 国产橡胶缓冲器品质不如国外的 原因 B 一方面是中国车辆运行从南到北 B 工作温差范
收稿日期 < ! # # ! = # > = # " 基金项目 < 昆明铁路局科研项目 作者简介 < 赵永翔 ? 男B 四川金堂人 B 西南交通大学教授 B 博士 B 从事机械设计 C 可靠性 C 维修性和疲劳断裂理论研究 ; > $ @ " = A B
510V
6
0 1 2 7 2
& X ’
图 % 橡胶缓冲器的功能模型 > % ?@ ; < = A B C D < A C E FG 7 @ E H G ICI L M M @ IM L FN @ IY< Z BI L M M @ IE C K @ I J
[ 设计与讨论
[ \ . 设计参量 缓 冲 器 的 性 能 参 量 主 要 有O 外形尺寸& ^ _^ ] 最大冲击力 a 行程 b" 容量 cP" 吸收率 d " " ‘’ P 2和 质量 eP$] 是限定性参 ^_ ^‘ 由钩缓结构所决定 ! 量 $a 与橡胶性能有关 # " b 和 cP 为设计参量 ! a P P为 d cP 为缓冲器在有效行程内所做功之和 # 2 为缓冲器 与车辆结构所吸收的能量与冲击总能量的比值 $ 显然 ! 从减少冲击 " 降低噪声和减少车辆零部件 碰 撞磨耗角度 ! a P 越小缓冲效果越好 $ 值得注 意的 是! 当 行程 和外 形 尺 寸 即 承 载 面 积 一 定 时 ! cP 越 大 则缓冲器刚度与冲击力越大 ! 有负面效果 $ 所以 ! 考 虑避免异常载荷用完行程产生刚性冲击 ! cP 宜按抵 抗车辆额定冲击能量 ! 形成用完 f 4 g 确定 $d 2是 a P 和 cP 的 相 关 参 量 ! 这些参量最终由缓冲器结构与 橡胶的弹性抗压弹性模量和阻尼性能决定 $ 因此 ! 根据米轨货车额定载重量与编组速度 ! 本 课题组对缓冲器性能提出的设计要求见表 $