用于地铁列车的主动径向装置研究

[目的]地铁列车通过小半径曲线区段时会产生车轮磨耗及噪声。转向架轮对的主动径向技术作为一种理论上可以解决上述问题的有效措施,有必要对其进行深入研究。[方法]通过分析主动径向原理,确定了“径向导向”的控制目标。提出了一种用于转臂式轴箱定位转向架的可控橡胶节点装置及其控制系统,使之成为车辆的主动径向装置。阐述了该主动径向装置的主动径向导向原理,即:地铁列车运行时以信标的方式获取线路信息,径向控制器内存储有每条曲线的信息,结合列车运行速度可确定列车在曲线中位置,由此控制可控橡胶节点装置动作,进而实现轮对以径向姿态通过曲线。以列车的头车为研究对象,建立了A型地铁列车的动力学模型,对采用主动径向装置的地铁列车以60 km/h的速度通过400 m曲线半径时的通过性能进行了分析,并与传统转向架的通过性能进行对比。[结果及结论]相比于传统转向架导向轮对,主动径向转向架导向轮对的冲角和磨耗指数均大幅降低;同一转向架的两个轮对具有相近的横移量,在该位置下轮对可实现“纯滚动”;列车在小半径曲线上的通过性能有明显改善。

一种轨道车辆用橡胶转臂节点总成设计研究

一系橡胶转臂节点在车辆运行中既要传递车辆的纵向力,同时又要提供合适的横向定位刚度给一系悬挂,因此橡胶转臂节点性能的优劣直接会影响到车辆的动力学性能。在一系橡胶转臂节点其设计制造中,其径向刚度和轴向刚度的匹配,即径轴刚度比是设计的关键点,同时也是难点。本文所述转臂节点总成结构为组装式结构,径向刚度由橡胶球铰节点承担,横向刚度由橡胶垫承担,使得整个转臂节点总成的径向刚度和横向刚度可以分开设计研制,互不影响。

钢丝绳芯输送带接头强度与预成型芯胶技术研究

钢丝绳芯输送带是带式输送机的牵引和运载构件,接头破坏是引起钢丝绳芯输送带故障的主要原因。为了提高输送带的接头强度和接头硫化效率,基于现有接头硫化工艺,提出了一种预成型芯胶敷设技术,以ST1600型钢丝绳芯输送带接头为研究对象,对该技术的应用进行了理论分析和试验研究。首先,建立输送带接头力学模型并进行受力分析,通过ANSYS Workbench软件研究钢丝绳水平、垂直间距不均匀性对接头强度的影响,然后,提出预成型芯胶敷设方法,通过芯胶流固耦合分析对比了填充式芯胶与三角形、梯形和半圆形芯胶凹槽对限制钢丝绳偏移的作用效果。最后,通过接头预成型芯胶硫化试验研究了该技术对输送带胶体粘合强度、接头硫化效率以及接头强度的影响。研究表明:输送带接头处钢丝绳的受力与其纵向位移有关,由于传统接头硫化作业中无法实现钢丝绳的均匀分布从而引起钢丝绳受力不均,影响接头强度,而钢丝绳水平间距相较垂直间距的变化对钢丝绳等效应力的影响尤为显著,更易引起接头钢丝绳的破坏。预成型芯胶敷设技术能够有效减少钢丝绳的偏移量,其中半圆形芯胶凹槽效果最优,水平方向减少70%,垂直方向减少86.9%。在相同硫化条件下,与填充式芯胶相比,三角形、梯形和半圆形芯胶凹槽硫化后的粘合强度分别提升了1.91%、−3.51%、2.48%,半圆形芯胶与钢丝绳结合度最好;采用半圆形芯胶凹槽的预成型芯胶技术敷设钢丝绳可减少70%作业时间,硫化后的输送带接头强度提高5.74%。研究结果可为钢丝绳芯接头硫化工艺的改进提供理论和实践指导。

硅橡胶绝缘材料温度及场强依赖特性对XLPE绝缘直流电缆预制接头内电场分布的影响

为选择合适的电缆接头绝缘材料,以改善电缆接头内的电场分布,探究了接头绝缘常用材料硅橡胶的电导温度及场强依赖特性对XLPE直流电缆预制接头中电场分布的影响。首先,针对10 kV电压等级XLPE绝缘直流电缆预制接头结构建立相应的仿真模型。然后,改变硅橡胶材料的电导非线性特征参数,得到对应接头在满载运行状态下的绝缘内电场分布。结果表明:随着硅橡胶材料电导活化能的增大或电导场强依赖系数的减小,接头绝缘交界面处的场强增大,且应力锥根部场强增幅明显;从经济性角度考虑给出硅橡胶与XLPE绝缘材料的电导活化能之比和电导场强依赖系数之比推荐值分别为不高于0.95和不低于0.50,可作为工程上选择确定合适接头绝缘材料的参考。

TYPE“C”电缆附件测试装置设计

文章介绍了电缆附件(橡胶插拔头)在基础建设的应用发展前景及生产过程中电气性能测试的现状。根据市场应用中对电缆附件电气性能测试的需求,结合实际生产过程中测试遇到的相关问题,文章设计了针对目前应用较多、使用广泛的符合国际规范EN 50181—2010《不包括液体填充变压器在内的设备用1kV到52kV范围为250A到250kA的插入型套管》TYPE“C”界面的电缆附件测试装置。该测试装置在现有多规格组合测试设备种类及样式基础上,对其结构进行了一体化设计,可解决测试中因多产品组合、测试不稳定、使用寿命短、测试成本过高等相关问题。并详细阐述了该新型测试装置结构及设计概念,提高了产品的性能稳定性,便于生产替换,提升了测试效率,并在实际中得到应用验证。

城际动车组牵引拉杆橡胶节点疲劳寿命提升优化研究

文章针对某型牵引拉杆橡胶节点在车辆运营过程中出现的疲劳失效问题,基于城际动车组的线路分析,通过有限元仿真,结合疲劳试验,重新给定了复合疲劳试验工况,并提出了一种产品优化方案。优化后的产品在保证符合各项技术要求的前提下,有效提升了橡胶应力集中区域抗疲劳性能,延缓了橡胶表面的裂损,提高了疲劳寿命,能够满足城际动车组的使用需求。

某机车牵引球铰寿命提升优化设计

从应用于干线和谐机车的牵引球铰在运营过程中的失效形式出发,结合其使用线路的实际运行工况,对老结构的牵引球铰功能失效情况进行详细分析,然后做出预压量、橡胶型面和自由面等多方面的结构改进与优化。经疲劳仿真分析计算,结果显示,新结构的橡胶自由面在预压缩和受载情况下表现良好,通过寿命仿真分析,牵引球铰的使用寿命提升了3倍。最终通过疲劳测试,进一步验证了优化结构牵引球铰使用寿命的提升,由2年提高至6年以上,满足了用户的运营要求。

复杂地形隧道防水板及施工缝施工技术优化

穿越复杂地形地貌的铁路隧道的防水板、施工缝等施工处理,一直是业内关注的技术难点。本文依托山西中南部铁路太行山隧道项目,分析了工程所在地质情况及可能发生的病害问题,介绍了工程中采用的防水设计,并根据工程实际需求提出了防水板焊接工艺、防水板固定间距、控裂技术、梯形背贴式止水带技术等系列优化措施。该系列优化技术应用于工程收到了良好效果。

基于橡胶沥青粘弹试验测定模型参数优化研究

为了准确分析水泥混凝土路面接缝填缝料的受力状态,基于粘弹试验测定了橡胶沥青填缝料的松弛蠕变曲线与松弛模量曲线,通过非线性拟合方法求得有限元软件ANSYS中用于描述粘弹类材料粘弹性质的广义Maxwell模型和Prony级数的两种表达方式所需的参数。并结合粘弹性材料时温等效性质,回归了主曲线函数力学参数,为建立接缝有限元动态分析模型,研究移动荷载与温度荷载作用下此类型水泥路面接缝填缝料的粘弹性力学响应分析提供了方法和基础。

基于非线性超声的电缆接头硅橡胶热老化状态检测

针对硅橡胶的热老化问题,引入非线性超声检测方法展开相关的试验研究。对电缆接头硅橡胶试样在200℃下进行不同时长的热老化试验,测试分析老化试样的相对非线性系数、微观结构、表面形貌的变化趋势。结果表明:随着热老化时间的增加,硅橡胶的相对非线性系数呈现明显的上升趋势,基于测试结果拟合得到相对非线性系数与热老化时间之间具有良好的线性关联度,可决系数R2>0.95;热老化后硅橡胶的有机成分逐渐减少,交联程度逐渐增大,表面开始出现局部孔洞、裂纹、填料析出等微观缺陷,微观结构发生一定程度的劣化,导致超声非线性效应增强。

盾构隧道管片接缝密封垫防水耐久性试验研究

为研究盾构管片接缝橡胶密封垫的防水耐久性,开展了橡胶密封垫水热加速老化试验,并对老化后试样进行拉伸力学性能试验、试样表面电镜扫描与长期防水性能试验,分析了橡胶垫表面微观尺度下的防水失效机理;采用橡胶密封垫极限防水压力为耐久性评价指标,结合基于Arrhenius方程的p-T-t数学模型,推导了橡胶密封垫长期防水性能折减系数的预测公式。结果表明:老化后橡胶密封垫表面接触状况的恶化和橡胶材料的硬化,加速了橡胶密封垫接触面间渗漏通道的形成;橡胶密封垫防水性能随着老化时间的增加不断降低,但下降速度逐渐减小。采用提出的防水性能预测公式对广东榕江-关埠引水工程盾构隧洞实际使用的橡胶密封垫的耐久性进行了预测,预测服役100 a后的老化系数为0.390,结果相对于仅考虑橡胶材料力学性能时的预测结果偏小12.36%,对原设计使用期内频繁出现的渗漏现象提供了合理解释与更准确的寿命预测。

装配式地铁车站结构接缝防水关键技术研究与应用

装配式地铁车站结构的接缝防水性能一直备受行业的关注,针对装配式车站的结构构造、构件制作及施工工艺等特点,对与接缝防水性能高度相关的“接缝张开量”和“密封垫错位量”两个关键参数的主要影响因素和控制指标进行分析,结合密封垫防水性能试验研究及实际工程应用监测结果,充分论证接头接缝“两垫+一注+一嵌”多道防线的关键技术。双道密封垫以三元乙丙橡胶(EPDM)弹性密封垫作为主防水,复合遇水膨胀橡胶作为加强防水,形成复合式多孔多槽形密封垫,密封垫为接缝防水主要防线,注浆和嵌缝为辅助防线。研究和实际应用表明,装配式车站结构的接缝防水,不仅在防水构造措施方面与盾构隧道不同,而且在各项控制标准方面也存在较大差异,张开量10 mm、错位量5 mm是装配式车站结构接缝防水性能控制的合理指标;单道防水密封垫,在张开量10 mm、错位量5 mm的情况下,能抵抗水压力1.0 MPa,满足埋深30 m车站结构抵抗2~3倍水头压力的性能要求,并在使用100年后,仍存在约67%的残余应力值,具有长期耐水压性能;双道防水密封垫,较单道密封垫防水性能提高有限,提高率在20%~30%之间,但在衬砌外道密封垫出现局部漏水时,双道密封垫的优势显著;从接缝合理张拉锁紧荷载的角度考虑,三元乙丙橡胶密封垫的硬度需要较常规盾构隧道密封垫降低5 SHA,即采用60 SHA,其单位长度完全压缩荷载指标不大于40 kN/m。目前已建和在建车站工程,实测结构接缝最大张开量和表面最大错台量均满足接缝防水性能控制标准的要求,在未设置外包防水层的情况下,接缝无渗漏水现象发生。

钢筋混凝土水池伸缩缝漏水原因分析及处理措施

大型水池设置伸缩缝时,由于伸缩缝处钢筋较密、止水带难以固定等原因,伸缩缝漏水现象经常发生。对某消防水池伸缩缝漏水的原因进行了分析,分别就新加背贴式止水带和取消伸缩缝2种处理方法的优缺点进行了对比,最终选择了取消伸缩缝连续浇筑膨胀加强带的处理方法。经过1 a多的运行,伸缩缝没有再出现扩张和漏水现象。运行实践表明该方法效果良好,安全可靠。

高水压盾构隧道新型管片接缝密封性试验研究

针对高水压盾构隧道新型管片接缝的密封性能,通过遇水膨胀橡胶密封垫水密性试验和耐久性试验,研究了管片接缝的防水性能,并获得了反映遇水膨胀橡胶密封垫防水性能和耐久性能的关键参数,以期为同类型隧道在轨道交通中的应用和推广提供技术支持。结果显示,对于遇水膨胀橡胶密封垫水密性试验,在双缝张开量3 mm、错缝2 mm工况下,水密性试验全部满足设计水压值0.8 MPa,且极限压力分别为1.5 MPa、1.5 MPa和1.0 MPa,有较大的安全储备;对于遇水膨胀橡胶密封垫耐久性水密试验,在双缝张开量3 mm、错缝2 mm工况下,有两组试验达到设计水压,极限压力分别为1.4 MPa和1.3 MPa,老化后的极限承压能力略有下降。

橡胶弹性节点成型工艺分析与模具设计

对橡胶弹性节点的结构特点和成型工艺进行分析,并设计了模具,通过设计上推板和下推板解决了成型零件脱模难的问题,并对注射模结构与模具工作过程进行了说明。实际结果证明:设计的模具解决了成型零件留在上模的脱模问题,模具操作简单,成型零件合格率高,可为同类结构橡胶零件的模具设计和硫化工艺提供参考。

减振器橡胶节点刚度对铁道车辆垂向振动特性的影响

橡胶件由于其良好的减振、耐磨、隔音等性能在铁道车辆中具有不可或缺的作用,但由于易蠕变、老化和温变特性导致其存在一定缺陷。考虑到减振器两端橡胶节点的刚度变化对铁道车辆振动水平的影响,建立考虑垂向减振器橡胶节点刚度的Ruzicka系统数学模型。研究表明:橡胶节点刚度对减振器作用影响较大,橡胶节点刚度应不小于弹性元件刚度;橡胶节点刚度较大时,实现减振器阻尼的最佳匹配原则优化结果能有效改善构架和车体的振动状态。

严寒区(-40℃)塑性嵌缝密封材料研制及应用

严寒环境(-40℃)对大坝面板塑性嵌缝密封提出了更高的要求,严寒环境中仍保持其工作性能,对抽水蓄能电站平稳运行至关重要。依托清原抽水蓄能电站,合成了全新有机硅树脂,制备了具有优异耐低温性能的有机硅基塑性嵌缝密封材料。该材料在-40℃时能够保持良好塑性,满足低温拉伸粘结要求。同时,该材料具有宽工作温域(-40℃~+70℃)和耐久性好的特性。在辽宁清原抽水蓄能电站进行了工程验证,为严寒区抽水蓄能电站面板堆石坝接缝止水结构提供了新材料解决方案。

节段预制拼装箱梁键齿胶接缝受力行为分析

为探究键齿形式、深度、连接方式对节段预制UHPC拼装梁接缝抗剪特性及破坏形式的影响,以某一级公路大桥引桥工程为依托,制作不同类型键齿接缝试件开展荷载实验,分析受力行为及破坏模式,结果表明,键齿形式对接缝承载能力与破坏形式有较大影响;从抗剪能力看,多键齿与大键齿优于单键齿,无键齿与单键齿相当;静力荷载下,单键齿、双键齿、三键齿为接缝滑移破坏,大键齿为键齿剪切破坏;瞬时冲击荷载下,以局部剪切失效破坏为主;胶接缝的承载与抗变形能力显著优于平接缝;键齿深度对接缝的影响较小。

基于流固耦合的轨道车辆液压关节动态特性研究

为满足高速列车减振系统对不同频率下串联刚度的需求,文章对橡胶液体复合液压关节的动态特性进行研究,并通过仿真软件ADINAFSI的双向流固耦合计算模块对关节的准静态特性开展研究,分析激励相关性和材料特性相关性对轨道车辆液压关节动态特性的影响。研究结果表明:高速列车液压关节的准静态刚度和频变刚度峰值主要受橡胶主簧硬度的影响,且与橡胶硬度呈正相关性;在低频段内乙二醇液体浓度对关节频变刚度增长率有一定调节作用,激励幅值和预加载量对频变刚度影响较小;关节滞后角随外部载荷频率的增加呈先激增后减小规律,其峰值随预加载量或橡胶主簧硬度的增加呈先增后减的趋势;关节滞后角峰值与激励幅值呈负相关性,与液体浓度呈正相关性;关节阻尼系数随频率增加先减小再逐渐趋于稳定。

钛酸铜钙改性硅橡胶对500kV直流电缆接头优化设计关键控制参数的改善研究

采用硅橡胶作为超高压直流电缆接头的增强绝缘,在接头结构设计中需要解决硅橡胶与电缆绝缘的电导率配合和界面问题。文中利用钛酸铜钙纳米纤维(CCTO NFs)对硅橡胶进行非线性电导率的改性,对改性硅橡胶和交联聚乙烯(XLPE)组成的双层介质界面进行了直流击穿特性试验,以改性硅橡胶以及界面的特性参数为控制条件对改性硅橡胶500 kV直流电缆接头进行了优化设计分析。研究表明,CCTO NFs大大提高了硅橡胶的电导率非线性系数,CCTO改性硅橡胶的直流击穿强度随CCTO NFs体积分数的增加而下降,增大界面压力和涂覆硅脂可提高双层介质界面的直流击穿性能;这种改性硅橡胶对500 k V直流电缆接头增强绝缘中的过高的电场强度和应力锥根部的界面切向电场具有显著的改善作用,可进一步缩小500 kV直流电缆接头的几何结构。研究结果为500 kV直流电缆接头的优化设计提供了有效的新方法。