FIRESTONE概述 铁道车辆二系悬挂弹性元件的刚度特性

FIRESTONE概述 铁道车辆二系悬挂弹性元件的刚度特性是决定车辆 运行品质的重要因素之一，在客车与高速列车上体现得尤为明显。二系悬挂系统发展之初，大都采用***簧作为二系悬挂系统的组成部分，在随后的发展过程中，采用了摇动台、 减振器等方式，以期改善车辆运行过程中的平稳性与稳定性，但决定平稳性的静扰度在***簧结构上却存在较大的缺陷。***簧的刚度在设计之初即已确定，运行过程中无法改变，由公式（1）可知自振频率决定于载荷的大小，这就使得***簧具有一个较宽的自振频率范围，导致了车辆在重载和轻载下运行品质的差异。 根据式（1），为了提高车辆的平稳性，就必须尽可能地增加悬挂装置的静扰度，在***簧作为二系悬挂的车辆上，增加静扰度需使用较柔软的弹簧，这就导致了空重车之间地板面与轨道距离的不同，但由于存在车钩高度差的限制，过大的车钩高度差就有可能导致车辆之间脱钩的***。 FIRESTONE空***簧的问世，解决了***簧悬挂系统所无法解决的难题。 空***簧具有可调节的高度控制阀，很好地解决了空重车变化时稳定车辆地板面高度的问题；由于其刚度是随载荷的改变而改变的，由公式（1）可知，在任何载荷条件下FIRESTONE空***簧的自振频率不变，这就使得空重车运行品质相当。此外，在隔音、吸振方面也优于普通***簧。 FIRESTONE空***簧的这种可变刚度特性，取决于其结构参数和自身非线性性质。 由于空***簧的结构是利用橡胶这种 大变形材料作为腔体，柔性体空气作为内部介质所组成的部件，在设计计算时，准确评估其刚度具有较大的难度，其可变的承载面以及复杂的结构变形都限制了计算的精度，影响列车运行的平稳性。本文通过建立空***簧的三维模型进行有限元分析，利用有限元软件ABAQUS模拟正常工况下空***簧的垂向与横向刚度特性并判定自身非线性性质以及结构参数对其刚度的影响，由此分析计算结果的实际意义。FIRESTONE橡胶空***簧是一种由橡胶、网线贴合成的曲形***，俗称气胎、波纹气胎、气囊、皮老虎等。***两端部需用两块钢板相连接，形成一个压缩空气室。橡胶与网线本身不提供对负荷的承载力，而是由充入***内的压缩空气来完成。其曲囊数通常为 1~3 曲囊，但根据需要也可以设计制造成 4 曲或 5 曲以上，还可以在一定条件下将两个空***簧叠加使用。 FIRESTONE空***簧(橡胶空***簧)悬架上使用的空***簧主要有囊式和膜式两种。 1、囊式空***簧 它的特点是：囊式空***簧的寿命长,但刚度大，制造工艺比较复杂。囊式空***簧可以根据需要设计成单曲的、双曲的和三曲的； 2、膜式空***簧 膜式空***簧有约束膜式和自由膜式两种.约束膜式空***簧的特点是刚度小,并且特性线容易通过约束裙的形状来控制,缺点是由于橡胶膜的工作状况复杂而使耐久性差.自由膜式空***簧由于没有约束橡胶膜变形的内外筒，可减轻橡胶膜磨损，因而寿命高。空***簧的密封一般有螺钉紧封式和压力自封式两种,后者结构简单,组装检修方便,应用渐广.空***簧主要由缘板、活塞、橡胶气囊和缓冲垫四部分组成(图1)。橡胶气囊是由内层橡胶、外层橡胶、帘线层(图2)和成型钢丝圈硫化而成。内层橡胶主要起密封作用，须要采用气密性和耐油性较好的橡胶材质。外橡胶层除了密封外，还起保护作用，外层橡胶采用能抗太阳辐射和臭氧侵蚀，且能耐老化的橡胶材质，如氯丁橡胶。帘线层用于承受囊体的载荷，对FIRESTONE空***簧的承载能力和耐久性起着决定性作用，帘线层中的帘线选用高强度的人造丝、尼龙或卡普隆，帘线方向与橡胶气囊的子午线方向成一定角度，层数一般为偶数层(两层或四层)，层与层的帘线方向相互斜交 一般工况下，建立空***簧有限元模型时要考虑橡胶气囊、内部气体、及缘板和活塞，而缓冲垫只是在极限工况下起作用，本文讨论的是一般工况，所以暂不考虑它的影响。高度控制阀一般分为机械式和电磁式两种，也可以分为有***机构的和没有***机构的两种。***机构的作用是：当静载荷变化或来自工作机械如钢轨的冲击等，使FIRESTONE空***簧的高度发生变化时，高度控制阀开始调整高度的开闭动作，在时间上能够较前者有一个滞后过程，这个时间通常称为作用滞后时间。高度控制阀的***机构一般是由缓冲弹簧和油压减振器组成的。 橡胶空***簧又称空***簧、气胎、气囊、皮老虎等，诞生于19世纪中期，早期用于机械设备减振。由于其众多的优点，因而在现代公路和轨道交通车辆以及工业机械等领域获得了广泛的应用。 FIRESTONE橡胶空***簧使用压缩空气为介质，是利用其内部压缩空气的反力作为弹性***力的一种弹性元件。是具有弹簧作用的非金属弹簧。它拥有许多优越金属弹簧的特点： 橡胶空***簧的刚度随载荷而变，使弹簧装置具有理想的特性；高频隔振和隔音性能好。橡胶空***簧所需安装空间小，更换方便；重量轻，使用寿命长。 具有非线性特性，可将其特性曲线设计成理想形状并能同时承受轴向和径向载荷，也能传递扭矩；通过调整内压力，可以得到不同的承载能力，因此适应多种载荷的需求。FIRESTONE空***簧(橡胶波纹管)的制造与本土技术和振动隔离和支持机提供完整的解决方案。即使在负载变化的空***簧隔振器进行了一贯良好的隔离。它分离的低频振动和结构噪声。为气动执行器，这些在机械工程中的许多应用，为机械设备的施工是理想的。空气致动器–喜欢交叉层轮胎–是由织物增强的橡胶波纹管完成连接部位形成一个密闭系统。采用优质材料和现代制造方法，满足了行业的安全要求。 优点：在上述案例中，FIRESTONE空***簧是节约成本的一种简单的设计计算等多种方式，安装方便，空间要求低，灵活，使用寿命更长，购买价格，以吸收横向力的能力，不断的分离效率，***的高度控制，尺寸范围广，有效降低噪音，无需维护和简化建设，和无摩擦的立即响应。 应用：汽车***设备，造纸和纺织机械，材料处理，膨胀室，试验台台，发电机组，工业机械，振动筛，振动试验设备，弹簧，减震器，惯性振动输送机和安装，馈线，等空***簧是金属弹簧圈的一个真正的替代。它是无噪音，无需维护，经久耐用。这些空***簧可在单，双和三从3-1/2“卷29”直径和不同安装方式的应用。