徐磊

常州今創(chuàng)風(fēng)擋系統(tǒng)有限公司 江蘇常州 213100

為了使160公里動力集中動車組（鼓型）折棚風(fēng)擋相比于160公里動力集中動車組（直車體）折棚風(fēng)擋，擁有更加優(yōu)良的外觀和更高的可靠性。160公里動力集中動車組（鼓型）折棚風(fēng)擋由單波雙層折棚結(jié)構(gòu)更改為雙層對波結(jié)構(gòu)，并取消了在內(nèi)部可視的加強(qiáng)彈簧部件。在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，折棚結(jié)構(gòu)的更改對折棚風(fēng)擋強(qiáng)度的增加達(dá)不到預(yù)期效果，安裝于折棚風(fēng)擋對接框上的活動渡板出現(xiàn)了劇烈晃動和掉落的情況。因此，需要對折棚進(jìn)行再次加強(qiáng)?，F(xiàn)有的折棚加強(qiáng)結(jié)構(gòu)主要分為兩種：一種是獨(dú)立于折棚之外的部件，例如：限位繩組成、內(nèi)彈簧等；一種是直接更改折棚結(jié)構(gòu)，例如：單波雙層風(fēng)擋，對波風(fēng)擋等。160鼓型車折棚風(fēng)擋使用的雙層對波結(jié)構(gòu)，由于空間有限，無法再增加獨(dú)立于折棚之外的結(jié)構(gòu)。重新更改折棚結(jié)構(gòu)對新車型的進(jìn)度和成本控制有較大的影響。因此，本文介紹的一種簡易的折棚加強(qiáng)方案是非常有必要的[1]。

1 折棚主體結(jié)構(gòu)分析

以160公里動力集中動車組（鼓型）折棚風(fēng)擋為例，160公里動力集中動車組（鼓型）折棚風(fēng)擋使用的是雙層對波結(jié)構(gòu)，折棚分為外、內(nèi)折棚兩個部分。外折棚側(cè)部與頂部為波形開口向內(nèi)的單層折棚。除與其他位置相同的單層折棚，底部通過連接棚布，增加了波形朝外的反波結(jié)構(gòu)。內(nèi)折棚為三面波形向外的單層折棚，內(nèi)折棚型材端部隱藏于裙布內(nèi)。

圖1 折棚頂部結(jié)構(gòu)

圖2 折棚底部結(jié)構(gòu)

160公里動力集中動車組（鼓型）折棚風(fēng)擋是雙層對波結(jié)構(gòu)，且內(nèi)外折棚輪廓被限制尺寸，所以單獨(dú)增加加強(qiáng)部件是不可行的。160公里動力集中動車組（鼓型）折棚風(fēng)擋主要出現(xiàn)的是：安裝于對接框上的活動渡板有劇烈晃動和掉落的情況。因此，整體折棚增加強(qiáng)度是不必要的，加強(qiáng)的重點(diǎn)應(yīng)放置在折棚底部。

2 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)分析

2.1 材質(zhì)選用

目前選用的用于折棚內(nèi)的加強(qiáng)材質(zhì)有棚布、PVC板材等。棚布作為常用的，具有原料采購簡單、柔韌性好、加工簡單、與折棚部分壽命周期接近等優(yōu)點(diǎn)。

2.2 加強(qiáng)位置選擇

為保證折棚的美觀和不占用多余空間，用于加強(qiáng)折棚底部的棚布可放置于外折棚底部波形和外折棚底部反波之間形成的空腔內(nèi)。

在外折棚底部波形和外折棚底部反波之間形成的空腔內(nèi)，有兩處位置可增加棚布，一處為外折棚底部波形內(nèi)壁，一處為外折棚底部反波波形內(nèi)壁。

圖3 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)參考位置

考慮到折棚受擠壓的工況，若加強(qiáng)結(jié)構(gòu)位于位置1處（見圖4），外折棚底部反波受擠壓后向上拱起，超出夾布型材，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的張力限制了夾布型材的靠攏，達(dá)到了增加折棚壓縮強(qiáng)度的效果。若加強(qiáng)結(jié)構(gòu)位于位置2處（見圖5），外折棚底部收到擠壓，型材僅有單層反波棚布限位，逐漸靠攏。外折棚底部波形因加強(qiáng)結(jié)構(gòu)張力限制，不能靠攏，造成波形堆積和邊環(huán)折邊，對增加折棚強(qiáng)度效果不明顯。若加強(qiáng)結(jié)構(gòu)張力過大，反而有棚布脫框的風(fēng)險(xiǎn)[2]。

因此折棚加強(qiáng)結(jié)構(gòu)增加在位置1更加合理。

圖4 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)增加在位置1

增加多層棚布用于增強(qiáng)折棚，每層棚布之間若留有縫隙，則會對折棚底部拉伸量產(chǎn)生影響，故每層棚布之間不考慮留間隙。

3 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

折棚風(fēng)擋加強(qiáng)結(jié)構(gòu)主要是有多層棚布構(gòu)成，主要參數(shù)有多層棚布的長度、寬度、厚度。以160公里動力集中動車組（鼓型）折棚風(fēng)擋為例，對加強(qiáng)棚布的主要參數(shù)進(jìn)行說明。舉例中的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)由兩層棚布組成，若增加加強(qiáng)棚布的層數(shù)，其主要參數(shù)可由兩層加強(qiáng)棚布的主要參數(shù)規(guī)律推算。

圖5 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)增加在位置2

圖6 折棚底部加強(qiáng)結(jié)構(gòu)

用于加強(qiáng)的兩層棚布位于外折棚底部反波內(nèi)壁，包含折棚本身的一層棚布，三層棚布之間基本無間隙?；诩訌?qiáng)的棚布是依附并與外折棚底部反波配合的情況，加強(qiáng)棚布的主要參數(shù)也需要根據(jù)反波棚布的尺寸而確定。假設(shè)反波直段展開長度為A，波形展開寬度為a，加強(qiáng)棚布1展開長度為B，波形展開寬度為b，加強(qiáng)棚布2展開長度為C，波形展開寬度為c。

圖7 相關(guān)棚布展參數(shù)示意

為了更好的過渡加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，三層棚布長度和波形展開寬度均為階梯式，存在關(guān)系A(chǔ)＞B＞C，a＞b＞c。兩層加強(qiáng)棚布長度（B、C）和厚度可以根據(jù)此加強(qiáng)結(jié)構(gòu)對折棚的實(shí)際加強(qiáng)效果調(diào)節(jié)。兩層加強(qiáng)棚布波形展開寬度在滿足上述遞減關(guān)系的基礎(chǔ)上，可由以下公式推算：

b=a-2＊x1-y1

c=b-2＊x2-y2

x1-加強(qiáng)棚布1與底部反波波形方向錯位量

x2-加強(qiáng)棚布2與加強(qiáng)棚布1波形方向錯位量

y1-由加強(qiáng)棚布1厚度決定的經(jīng)驗(yàn)值

y2-由加強(qiáng)棚布2厚度決定的經(jīng)驗(yàn)值

為保證棚布在彎曲成所需波形狀態(tài)時，棚布之間無明顯縫隙且對縫紉線不造成較大切力，在展開縫制時，會將波形內(nèi)側(cè)棚布寬度根據(jù)制造經(jīng)驗(yàn)，減少一定的量。棚布厚度越厚，那么棚布彎曲后內(nèi)外輪廓周長相差越大，內(nèi)層棚布寬度減少量越大。上述公式內(nèi)y1和y2就是根據(jù)各自對應(yīng)加強(qiáng)棚布的厚度，得到的寬度減少量?？p制完成后，兩層棚布自然形成彎曲狀態(tài)，并留有較小間隙。當(dāng)兩層棚布受力彎曲，達(dá)到所需波形尺寸后，間隙消失，兩層棚布貼合[3]。

加強(qiáng)結(jié)構(gòu)位于底部反波中間直段內(nèi)壁上，采用的是縫制連接。為保證外觀和折棚的拉伸量，采用的是階梯式縫制的方法。每兩層棚布之間使用一道縫紉線，即反波直段與搭接布之間設(shè)置縫紉位置1，反波直段與加強(qiáng)棚布1之間設(shè)置縫紉位置2，加強(qiáng)棚布1與加強(qiáng)棚布2之間設(shè)置縫紉位置3。

加工步驟：

a.將強(qiáng)棚布2和加強(qiáng)棚布1長度中心對齊，寬度方向兩側(cè)各保留 x2（加強(qiáng)棚布2與加強(qiáng)棚布1波形方向錯位量），進(jìn)行位置3處的縫制。

b.將強(qiáng)棚布1和底部反波直段長度中心對齊，寬度方向兩側(cè)各保留 x1（加強(qiáng)棚布1與底部反波波形方向錯位量），進(jìn)行位置2處的縫制。

c.按反波搭接布縫制工藝縫制底部反波直段和搭接布。

d.與彎頭的連接以及后續(xù)夾制工序等。

圖8 縫紉線示意

4 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及適用范圍

（1）優(yōu)點(diǎn)：

a.結(jié)構(gòu)和加工工藝較簡單，加強(qiáng)效果明顯；

b.可通過調(diào)節(jié)加強(qiáng)棚布的長度、厚度、層數(shù)來調(diào)節(jié)對折棚的增強(qiáng)效果；

c.使用的材料普遍，可與折棚保持同壽命；

d.不增加額外的組件，保證了折棚的可靠性。

（2）缺點(diǎn)：

由于棚布是柔性材料，僅能用經(jīng)驗(yàn)值或試驗(yàn)數(shù)值判定對折棚的加強(qiáng)效果，目前無法通過的棚布各項(xiàng)參數(shù)直接推算出加強(qiáng)力的數(shù)值。

（3）適用范圍

本文所述的折棚加強(qiáng)方案適用于帶有空腔的折棚風(fēng)擋，不適用于方波、單波風(fēng)擋。

5 總結(jié)

利用折棚直段波形內(nèi)壁縫制棚布的折棚加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，摒棄了傳統(tǒng)折棚加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的繁瑣工藝和占用風(fēng)擋空間的特點(diǎn)，讓折棚加強(qiáng)結(jié)構(gòu)更加靈活可靠，對今后風(fēng)擋加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了多項(xiàng)選擇。對帶有對接框的快速連掛解編式風(fēng)擋，此折棚加強(qiáng)結(jié)構(gòu)有著重要的應(yīng)用價值。