Page 102 - 《橡塑技术与装备》2023年7期

橡塑技术与装备 CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

轨道交通橡胶弹性元件疲劳性能试验

设计及应用

彭立群，林达文，周鹏，王叶青，王进
( 株洲时代新材料科技股份有限公司 , 湖南 株洲 412007)

摘要 ： 针对轨道交通橡胶弹性元件疲劳性能试验，分析橡胶弹簧和橡胶节点结构，设计橡胶弹簧新型垂向横向纵向三向加载
疲劳试验方案、橡胶节点径向扭转二向加载疲劳试验方案，与现有试验方案进行比对，应用新型方案对弹性元进行疲劳试验，结
果表明 ：新型试验结构设计合理，满足复合加载疲劳试验要求，为弹性元件研发和疲劳试验提供设计参考。
关键词 ： 轨道交通 ；橡胶弹性元件 ；疲劳性能
中图分类号 ： TQ336.41 文章编号 ： 1009-797X(2023)07-0048-06
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2023.07.011

橡胶弹簧和橡胶节点是轨道交通最常用的橡胶弹 1 弹性元件
性元件 ( 简称弹性元件 )，其中橡胶弹簧承受压缩和剪 图 1 给出了 4 种典型橡胶弹簧，包括一系橡胶弹
切载荷，应用于轨道车辆一系悬挂和二系悬挂，通常 簧、轴箱弹簧、沙漏弹簧、圆柱弹簧。其中一系橡胶
设计成压剪、叠层和纯橡胶结构，起减振、悬挂和定 弹簧安装橡胶止挡和钢弹簧应用于转向架一系悬挂 ；
位作用。橡胶节点承受径向拉压载荷、扭转和偏转角 轴箱弹簧是成对安装于转向架一系悬挂 ；沙漏弹簧代
度，内部结构分圆柱、球面和锯齿型 3 种，应用于轨 替空气弹簧通常应用于跨坐式单轨车二系悬挂 ；圆柱
道车辆牵引装置和悬挂装置，起传递载荷、定位和位 弹簧应用于机车转向架二系悬挂。这类弹性元件虽然
移补偿作用。而疲劳性能是评价弹性元件使用寿命的 应用的位置不同，但是他们的共同点就是始终承受垂
重要指标，疲劳是指对弹性元件施加一定频率的交变 向压缩、横向和纵向剪切三个方向的载荷，只是载荷
载荷，测试金属和橡胶的强度、刚度、黏接和外观随 大小不一样，对试验设计的原理和方式是一致的。
时间逐渐增加变化的现象，表征了弹性元件长期使用
的状态，弹性元件具有较好的疲劳性能，可大大提高
车辆的安全性和可靠性，因此弹性元件疲劳性能是大
家比较关注的问题。
目前弹性元件疲劳性能研究大都集中在有限元分
析和寿命预测，但这两项研究工作始终离不开疲劳试 图 1 橡胶弹簧
验验证，尤其是复合加载疲劳试验，其中试验工装设
图 2 给出了 4 种典型橡胶节点，包括牵引节点、
计是复合加载疲劳试验的关键技术之一，长期以来大
橡胶关节、橡胶球铰、橡胶衬套。其中牵引节点压装
家都采用单向加载或叠加拟合的方式来代替真实意义
于金属连杆应用于牵引装置，橡胶关节和橡胶球铰应
上的复合加载试验，因此就很难准确地表征出弹性元
用于转向架拉杆或传力部件，橡胶衬套应用转向架抗
件在复杂应力条下的疲劳性能。为了在装车前获取不
侧滚扭杆系统两侧支撑装置。这类弹性元件的共同点
同结构弹性元件的疲劳性能数据，为产品研发和试验
提供设计参考，文章以典型弹性元件为研究对象，不
作者简介 ：彭立群（1983-），男，高级工程师，长期从事
仅设计了新型的复合加载疲劳试验装置，并与现有试 轨道交通橡胶弹性元件试验设计与研究。
验方案进行分析比对，而且对不同结构弹性元件进行 基金项目 ：湖南省科技计划项目 ( 项目号 2022KJJH09) ：
了疲劳试验 [1~2] 。 轨道车辆减振橡胶制品性能试验技术优化。
收稿日期 ：2022-06-17

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