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        城軌車(chē)輛雙層地板結(jié)構(gòu)分析

        2020-09-01 06:23:28劉益武
        技術(shù)與市場(chǎng) 2020年9期
        關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)

        劉益武,成 雷

        (中車(chē)株洲電力機(jī)車(chē)有限公司,湖南 株洲 412000)

        1 概述

        為降低車(chē)輛運(yùn)行時(shí)噪音和振動(dòng)的傳遞,增加車(chē)體防寒保溫效果,提升舒適度,城軌車(chē)輛普遍采用雙層地板結(jié)構(gòu),即在車(chē)體底架上使用橡膠、減震墊、膠粘劑等作為支撐,在支撐上再鋪設(shè)一層地板,上層地板一般采用鋁蜂窩地板或輕質(zhì)復(fù)合地板。根據(jù)技術(shù)要求在雙層地板的中間鋪設(shè)防寒材、阻尼貼、隔音氈等特殊材料可進(jìn)一步提升隔溫、隔音、降噪效果。

        雙層地板結(jié)構(gòu)應(yīng)用過(guò)程中,出現(xiàn)了地板異響、地板塌陷等現(xiàn)象。為利于系統(tǒng)地分析相關(guān)問(wèn)題,對(duì)城軌車(chē)輛主要使用的3種不同材質(zhì)的地板的綜合性能及地板安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析,并提出優(yōu)化、改進(jìn)方案。

        2 地板性能

        城軌車(chē)輛雙層地板結(jié)構(gòu)主要使用的有輕質(zhì)復(fù)合地板、焊接結(jié)構(gòu)鋁蜂窩地板及粘接結(jié)構(gòu)的鋁蜂窩地板,3種地板都為3層夾心結(jié)構(gòu)。

        輕質(zhì)復(fù)合地板的中芯層主要成分是熱固性塑料和玻璃纖維,這種材料結(jié)構(gòu)密度小,硬度高,尺寸穩(wěn)定,非常容易加工,上下兩表面為多層0.12~0.25 mm纖維改性坯布經(jīng)過(guò)高溫碾壓形成的蒙皮,再用膠粘劑將蒙皮和中芯層高溫碾壓粘接。

        焊接結(jié)構(gòu)鋁蜂窩地板中芯層以鋁框骨架為主承載、六角形鋁蜂窩芯支撐的結(jié)構(gòu),上下兩表面為鋁板蒙皮,采用釬焊方式將中芯層與蒙皮連接。

        粘接結(jié)構(gòu)的鋁蜂窩地板中芯層為六角形鋁蜂窩芯,上下兩表面為鋁板蒙皮,周邊鋁型材封邊加強(qiáng),再用膠粘劑將蒙皮和中芯層高溫碾壓粘接。

        根據(jù)地板的使用條件提出相應(yīng)的試驗(yàn)要求,3種地板的主要試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1。

        表1 3種地板的試驗(yàn)數(shù)據(jù)

        從數(shù)據(jù)可以看到,內(nèi)部骨架焊接結(jié)構(gòu)的鋁蜂窩地板,剝離強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度都較高,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好。

        輕質(zhì)復(fù)合地板使用高脆性的酚醛類(lèi)膠粘劑,抗拉強(qiáng)度和剝離強(qiáng)度都偏低,從地板邊緣容易將蒙皮剝離。考慮改善粘接蒙皮的膠粘劑的柔韌性,對(duì)地板周邊使用膠粘劑封邊、加強(qiáng)邊緣防護(hù)等方案,提升地板的抗剝離強(qiáng)度。

        內(nèi)部粘接結(jié)構(gòu)的鋁蜂窩板綜合性能居中,當(dāng)局部蜂窩芯受損、脫膠,蜂窩芯受力產(chǎn)生塌陷、地板分層,塌陷會(huì)形成多米諾骨牌效應(yīng),不斷擴(kuò)大。制造時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)粘接工藝參數(shù)、操作過(guò)程的管控,避免產(chǎn)生內(nèi)部粘接缺陷。

        3種地板密度從高到低依次為焊接鋁蜂窩地板、粘接鋁蜂窩地板、輕質(zhì)復(fù)合地板,輕質(zhì)復(fù)合地板平均比前2種地板輕1/3左右。

        3 地板安裝

        3.1 地板支撐

        城軌車(chē)輛雙層地板的支撐方式主要有減震墊支撐、膠粘劑粘接、橡膠墊加螺栓緊固。

        減震墊支撐的安裝方式為:先粘貼厚的減震墊,再使用薄的橡膠墊精調(diào)到基準(zhǔn)值,相鄰區(qū)域支撐的高度差在1 mm以內(nèi)。減震墊硬度15~25 HA,橡膠墊硬度約55 HA。載荷變化時(shí)減震墊受力會(huì)產(chǎn)生壓縮與回彈,對(duì)地板產(chǎn)生交變載荷。當(dāng)某局部橡膠墊較多,又與基準(zhǔn)面有高度差時(shí),車(chē)輛載荷變化時(shí)浮動(dòng)的地板與橡膠墊間碰撞產(chǎn)生響聲,地板與門(mén)檻間也可能產(chǎn)生撞擊異響。針對(duì)此問(wèn)題,采用將薄的橡膠墊改用減震墊同樣的軟性材料的方法,增加減震墊粘貼密度,門(mén)檻安裝時(shí)與地板間預(yù)留間隙,優(yōu)化后異響問(wèn)題基本解決。

        橡膠墊加螺栓緊固安裝方式與減震墊支撐安裝類(lèi)似,增加了螺栓將地板緊固在車(chē)體底架上。使用膠粘劑粘接,按標(biāo)記數(shù)值放置限位塊在注膠粘接地板,膠粘劑固化后硬度約45 HA。這2種安裝方式地板與車(chē)體底架連接為整體,不會(huì)產(chǎn)生摩擦與碰撞,地板承受的交變載荷小,但減震性、舒適度比減震墊支撐方法差。使用膠粘劑粘接,后期地板維護(hù)只能將地板破壞性拆除,可維護(hù)性差。

        3.2 地板搭接縫隙

        早期地板安裝時(shí)未考慮2塊地板的搭接處縫隙L(見(jiàn)圖1)可能造成的影響,縫隙設(shè)計(jì)理論值L=1 mm,受產(chǎn)品部件公差鏈影響,導(dǎo)致部分搭接處緊貼無(wú)縫隙,焊接在車(chē)體底架扶手桿安裝座與地板接觸(見(jiàn)圖2)。在車(chē)輛運(yùn)營(yíng)時(shí),浮動(dòng)的地板與扶手安裝座摩擦,產(chǎn)生異響。溫差大時(shí),地板與車(chē)體的材質(zhì)差異熱膨脹系數(shù)不同,地板接縫處產(chǎn)生擠壓或拉伸而造成運(yùn)營(yíng)時(shí)接縫處剛性接觸、摩擦產(chǎn)生異響,輕質(zhì)復(fù)合地板可能造成表層蒙皮脫膠開(kāi)裂,地板拱起變形。

        圖2 地板安裝結(jié)構(gòu)示意圖

        圖1 地板搭接示意圖

        問(wèn)題出現(xiàn)后,加大地板搭接處縫隙L的調(diào)節(jié)量,地板安裝時(shí)控制地板接縫處及扶手安裝座與地板的最小間隙,避免接觸摩擦產(chǎn)生異響的情況,溫度變化時(shí)接縫處能有效釋放熱變形及熱應(yīng)力。

        4 結(jié)語(yǔ)

        不同材料、不同結(jié)構(gòu)的組合性能各有優(yōu)劣。在設(shè)計(jì)時(shí),需要總結(jié)經(jīng)驗(yàn),綜合考慮,揚(yáng)長(zhǎng)避短,不斷改進(jìn),提升整體性能。隨著新材料的研發(fā)應(yīng)用,結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新,軌道交通不斷地以高科技、高智能、高質(zhì)量的發(fā)展提升人們出行的舒適度和便利性。

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