新型高速動車排污口門的研制

戴祖信

[摘要]介紹了新型CRH3-380型高速動車排污口門的結(jié)構(gòu)、主要技術(shù)參數(shù)、試驗(yàn)和應(yīng)用情況。

[關(guān)鍵詞]高速動車；排污口門；結(jié)構(gòu)；技術(shù)參數(shù)；試驗(yàn)

CRH3-380型高速動車排污口門安裝在列車車廂下部兩側(cè)裙板上，排污口門的功能是保護(hù)排污裝置，防止被飛石破壞。同時(shí)優(yōu)化車體空氣動力學(xué)性能，使車體外形保持流線型，減少空氣阻力。使用時(shí)，打開排污口門，接上排污管和壓縮空氣排出污物。CRH3-380型高速動車排污口門安全性要求極高，即列車高速行駛中，任何零部件失效都不能導(dǎo)致門板伸出車體之外，更不允許門板脫落飛出，造成安全事故。原先使用的排污口門為外翻鉸鏈?zhǔn)剑▓D1），因列車排污口位置在列車地板面以下，一旦門鎖失效，門板即被打開，且伸出車體，與站臺發(fā)生碰撞，存在嚴(yán)重的安全隱患。

新型排污口門采用的是門板向內(nèi)開啟方式，克服了原外翻鉸鏈?zhǔn)介T板安全性差的弊端，是一種結(jié)構(gòu)新穎安全可靠的排污口塞拉門。

1.技術(shù)原理

新型排污口門的裙板安裝有上下導(dǎo)柱，連接門板的上擺臂可繞上導(dǎo)柱轉(zhuǎn)動或平移，連接門板的下擺臂可繞下導(dǎo)柱轉(zhuǎn)動或平移，關(guān)閉時(shí)，連接門板的上擺臂與門板處于垂直狀態(tài)，連接門板的下擺臂與門板處于平行狀態(tài)，只要鎖住門板下部，整個門板即被可靠鎖住。開啟時(shí)，打開門鎖，推動門板，連接門板的擺臂繞上下導(dǎo)柱轉(zhuǎn)動，使門板向內(nèi)擺動，此時(shí)連接門板的上擺臂與門板處于平行狀態(tài)，連接門板的下擺臂與門板處于垂直狀態(tài)，上擺臂的導(dǎo)向滾子進(jìn)入導(dǎo)向支架上的導(dǎo)向槽，側(cè)向移動門板，門被打開（圖2）。由于門板是向后開啟，且門板組件外輪廓尺寸大于裙板門洞尺寸，所以即使出現(xiàn)門鎖失效或其他意外故障，門板也不會飛出車體外，只能滑落到車體內(nèi)部，不會造成安全事故。

2.主要特點(diǎn)

（1）門板擺動采用四連桿機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，擺動靈活穩(wěn)定。

（2）門板平移采用上下導(dǎo)柱加導(dǎo)向槽結(jié)構(gòu)，導(dǎo)向槽的作用是防止門板在平移中發(fā)生擺動。

（3）上下擺臂內(nèi)裝有IGUS滑動膜（直線滑動軸承），使門板在平移過程中輕便順暢。

（4）因列車地板面以下處于非密封狀態(tài)，新型排污口門各運(yùn)動部件采用免潤滑，防止油脂粘上塵土和沙石，阻礙門板的開啟。

（5）模塊化設(shè)計(jì)，現(xiàn)場安裝調(diào)整工作量小，維修更換方便。

3.技術(shù)參數(shù)

4.主要結(jié)構(gòu)

高速動車裙板上的排污口手動塞拉門主要由上導(dǎo)軌組件、下導(dǎo)軌組件、門板組件和連接件等組成，上導(dǎo)軌組件、下導(dǎo)軌組件及鎖擋安裝在裙板上，門板組件通過轉(zhuǎn)軸與上下導(dǎo)軌組件上的上擺臂組件和下擺臂組件連接。

4.1上導(dǎo)軌組件

上導(dǎo)軌組件含上導(dǎo)柱、導(dǎo)向支架和上擺臂組件，導(dǎo)柱為不銹鋼園管，安裝在導(dǎo)向支架上，兩端裝有緩沖橡膠環(huán)（圖3），上擺臂組件含上擺臂、浮動軸套、IGUS滑動膜、滾子和蓋板，滑動膜裝在浮動軸套內(nèi)，其作用是消除上下導(dǎo)柱安裝平行度誤差帶來的影響，保證門板平移順暢，上擺臂由不銹鋼鑄件加工制造，可繞導(dǎo)柱轉(zhuǎn)動或沿導(dǎo)柱軸線移動（圖4）。

4.2下導(dǎo)軌組件

下導(dǎo)軌組件含支座、下導(dǎo)柱和下擺臂組件（10），導(dǎo)柱為不銹鋼園管，兩端通過支座安裝在裙板上，下擺臂由鋁型材加工制造，內(nèi)孔兩端裝有IGUS滑動膜，可繞導(dǎo)柱轉(zhuǎn)動或沿導(dǎo)柱軸線移動。

4.3門板組件

門板組件含門板、鎖閉裝置、防護(hù)罩、膠條和標(biāo)識等，門板采用6mm鋁板模壓成型，鎖閉裝置為曲柄連桿插銷式鎖，扭簧過死點(diǎn)保護(hù)，防止在振動下條件下鎖舌脫離鎖鉤，膠條的作用是減小門板關(guān)閉是對裙板的撞擊（圖6）。

5.計(jì)算

康尼公司利用ANSYS有限元分析軟件對門板強(qiáng)度進(jìn)行了計(jì)算。工況條件是模擬列車在高速行駛下車體兩側(cè)所承受的風(fēng)壓6000Pa，載荷性質(zhì)為門板外表面垂直均布載荷，門板中部最大變形為0.206mm，門板最大應(yīng)力水平為21.3MPa，門板材料為鋁合金，屈服強(qiáng)度110Mpa，安全系數(shù)為S=110/21.3=5.16，根據(jù)國際鐵路聯(lián)盟規(guī)程《客車車體及其構(gòu)件的載荷》UIC566-90-3，3.2.1節(jié)安全系數(shù)5.16>1.1，即能夠滿足強(qiáng)度要求。

6.試驗(yàn)

2010年10月，康尼公司對CRH3-380項(xiàng)目排污口門進(jìn)行振動和沖擊試驗(yàn)。振動試驗(yàn)是在3個互相垂直方向上進(jìn)行，按照IEC61373-1999規(guī)定的試驗(yàn)等級和頻率范圍和試驗(yàn)參數(shù)，每個方向分別試驗(yàn)5h，總共進(jìn)行15h的試驗(yàn)，在每個方向試驗(yàn)后，門系統(tǒng)進(jìn)行5次開關(guān)門循環(huán)，檢查門系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)的完好性；沖擊試驗(yàn)也是按IEC61373-1999規(guī)定的試驗(yàn)條件，對門系統(tǒng)施加18次沖擊（3個正交平面上正向和反向各3次），每次持續(xù)時(shí)間為30ms，試驗(yàn)結(jié)束后，檢查門系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)的完好性。試驗(yàn)結(jié)果顯示：外觀和機(jī)械結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變化，各零部件功能完好，符合試驗(yàn)大綱規(guī)定的各項(xiàng)要求。

7.結(jié)束語

康尼公司研制的新型CRH3-380型高速動車排污口門，具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、占用空間小、安全性高等特點(diǎn)，裝車運(yùn)行后經(jīng)受了惡劣工況的考驗(yàn)，其各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合車輛廠采購技術(shù)規(guī)范要求，目前已在多條高速動車項(xiàng)目中應(yīng)用。