馮海鳳 陳慧

摘要：本文探討了在充氣狀態(tài)下，氣連接閥脫開，并且膠管終端分開時，在膠管掛帶上所受的反作用力。通過研究和測試，發(fā)現(xiàn)膠管掛帶的負荷與兩邊相連車尾端聯(lián)接類型相關(guān)，越是剛性的連接安裝使得膠帶掛帶上的反作用力越??；同時也發(fā)現(xiàn)膠管掛帶的彈性是另外一個反作用力的關(guān)鍵因素，對于同一種車的連接，越是柔韌的掛帶產(chǎn)生越小反作用力。本文的目的是探討當膠管終端在充氣分開時，不同的掛帶在不同的情況下的反作用力及其產(chǎn)生原因和影響因素。

關(guān)鍵詞：鐵路貨運車體；膠管掛帶；測試設置

膠管掛帶用于支撐鐵路貨運車上膠管終端上的氣連接閥。掛帶通常在膠管終端上氣連接閥和車廂底部間進行連接。按美國鐵路協(xié)會AAR S-4006規(guī)范，合格的掛帶能夠提升一個300磅重量或拉伸5英寸。當膠管終端連接并加壓后，他們的大部分重量被分配出去，膠管掛帶上的負載與他們的強度相比相對較小。當膠管終端在壓力下分開時，掛帶上的負荷在反作用力下將會極度的增大，可能導致掛帶的破損或其他類型的故障，并最終導致他們脫開，由于失去空氣壓力，將導致列車制動器緊急制動。這情況可能會導致列車晚點或者出軌的問題，更有甚者發(fā)生安全事故。

1.系統(tǒng)說明

為了更好的研究其反作用力，我們建立了一個模擬器系統(tǒng)，通過一個液壓缸和一個氣缸提供動力來驅(qū)動移動機構(gòu)以產(chǎn)生兩個不同的分離速度，以模擬兩個車廂的分離過程。系統(tǒng)底部，安裝了兩個鋁制軌道作為軌道。膠管一端安裝在固定框架上，一端安裝在移動機構(gòu)上，以模擬車尾端連接結(jié)構(gòu)。掛帶的上端通過球窩接頭與測壓元件相連，以保證掛帶的反作用力與測壓元件的縱向總是在同一直線上，這樣可以讀出準確地的數(shù)據(jù)，所有部件的位置和尺寸按照AAR的S-107，S-154，S-163]等的要求設計和安裝，線性編碼器安裝有固定架和移動機構(gòu)間用以記錄行駛距離，并用于計算脫開時的瞬時速度

2.測試設置和結(jié)果

2.1 同一車體聯(lián)接下的不同膠管掛帶的測試設置和結(jié)果

為了說明同一車體聯(lián)接下的不同膠管掛帶的反作用力。對現(xiàn)有的4種被廣泛運用的膠管掛帶進行了測試，分別是A-橡膠體型；B-表帶型；C-鏈條型；D-鋼線型。按AAR規(guī)程S-4021要求，在模擬器上進行了安裝?？諝鈮毫φ{(diào)整為90磅/平方英寸。對“快速運動（5-10英里/小時）”和“慢速運動（小于1英里/小時）”兩脫開速度進行測試。持續(xù)時間為5秒?？焖龠\動由空氣缸驅(qū)動10秒。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣頻率是6000赫茲。得各品牌掛帶的慢速、快速作用力（磅）和慢速、快速脫開速度（英里/小時）如下：A：79.1、82.8和0.91、7.1；B：122.5、130.8和0.65、7.1；C：231.7、216.9和0.91、7.3；D：340.6、315.0和0.71、7.1。

2.2 對于相同車體連接中的不同膠管掛帶的測試結(jié)果

當兩個軌道車輛耦合時且膠管終端被加壓時，一些潛在的能量被存儲在膠管的壓縮空氣中。當兩車分離，由于分離力，軟管終端和車的機械裝置部分被拉開，從而產(chǎn)生更多的潛在能量。能量在分離過程中，將被釋放，并轉(zhuǎn)換為運動能量形式在膠管終端和其它組件中以猛烈的運動形式存在。一個部分能量會被掛帶的彈性所吸收；對于相同車尾端連接安排，潛在的能量是個常量，從而可以找出反作用力和彈性系數(shù)K有一個線性關(guān)系，越是柔韌的掛帶將產(chǎn)生越少的反作用力。各品牌的反作用力的平均值結(jié)果如下：掛帶A為10.94 Lb/ in；掛帶B為24.56Lb/in；掛帶C為76.22Lb/in；掛帶D無數(shù)據(jù)。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，可計算得出S-4021車組潛在能量分別為：299.49、326.55和330.03，其平均值為318.69，相對平均值的誤差分別是：-6.0%、2.5%、3.6%?？梢钥闯霾煌瑨鞄У牡挠嬎憬Y(jié)果十分的接近。

2.3 同一膠管掛帶用于不同車尾端的試驗和結(jié)果

通過對不同車聯(lián)接使用同一膠管掛帶（如A掛帶）的試驗結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)，對于快速和慢速的反作用力并沒有明顯的不同。然而對于不同車尾連接裝置的應力有較大的變化。S-428，S-4021和S-4003有著幾乎一樣的反作用力，比其他兩種裝置的數(shù)值相對較小。在裝置中固定越多的產(chǎn)生反作用力越少。所以反作用力能夠反應出不僅是膠管掛帶的，還是兩個車連接的車尾聯(lián)接裝置的潛在能量。不同的車尾連接裝置中的潛在能量也大有不同，但是對于同一聯(lián)接裝置中使用不同的彈性掛帶卻是一致的。

3.結(jié)束語

在脫開過程中的掛帶的負載是由兩相連的車尾連接裝置所決定的，越是固定的安裝給予掛帶越少的反作用力。所以反作用力可以用于表明在膠管終端脫開時，兩車相連接的安裝裝置中的潛在能量。所以S-428，S-4021和S-4003推薦使用在車尾連接裝置中。而不是選用以前的S-4003和S-427。同時對于反作用力，掛帶的彈性也是一個關(guān)鍵因素，對于同一車尾連接裝置越柔韌的膠管掛帶產(chǎn)生越小的反作用力。

【參考文獻】

[1]ARR Manual of Standards and Recommended Practices，Section E，Standard S-4006，Adopted：1990，Revised：2002，2003，pp.E-352—E353.

[2]ARR Manual of Standards and Recommended Practices，Section B，Standard S-107，Adopted：1962，Revised：2002，2003，pp.B-292.