玻璃钢在动车及机车司机室内装饰中的应用

文章编号:100227602(2007)0420019203 玻璃钢在动车及机车司机室内装饰中的应用 孟 春 红 (南车四方机车车辆股份有限公司 技术中心,山东 青岛266031) 摘 要:介绍了玻璃钢的主要性能、 技术要求及其在动车和机车司机室内装饰中的应用,并对其在铁道车辆上的应 用前景进行了展望。 关键词:玻璃钢;机车;动车;司机室;应用 中图分类号:U270. 38 文献标识码:B 20世纪80年代,玻璃钢作为一种新型的内装饰 材料,在客车的内装饰上逐渐开始应用。而我国的机 车司机室长期采用穿孔钢板进行装饰,直到20世纪 90年代末,随着内燃动车组的发展,动车司机室内装 饰开始采用玻璃钢,随后在机车司机室内装饰中玻璃 钢也逐步得到了广泛的应用。 1 主要性能 玻璃钢是一种新型复合材料。其实,玻璃钢既非 玻璃,也不是钢,它的基体是一种高分子有机树脂,用 玻璃纤维或其他织物增强,因其具有玻璃的透明性或 半透明性、 钢铁的高强度而得名。它的科学名称是玻 璃纤维增强塑料。 玻璃钢产品的某些物理性能和机械性能已超过一 些有色金属,达到了钢材的水平。其主要特点有: (1)密度小,质量轻,比重只有普通钢材的四分之 一; (2)机械强度高,为钢材的3倍4倍; (3)具有良好的耐酸碱腐蚀特性,不具有磁性,使 用寿命更长; (4)具有瞬间耐高温特性; (5)阻燃性好。 2 技术要求 (1)脂含量(不计胶衣层和富树脂层)为45 % 55 %。 (2)承载部位(客室、 厕所及洗脸室外的地板等) 玻璃钢制品的物理机械性能应符合表1的要求。 表1 承载部位的玻璃钢制品物理机械性能要求 硬度(巴柯尔) 30 吸水性/ %015 收稿日期:2006208225 作者简介:孟春红(19742 ) , 女,工程师。 拉伸强度/ MPa150 弯曲强度/ MPa180 冲击韧性(无缺口)/ (kJm- 2)200 耐落球冲击被冲击面不能有裂纹及变形 耐砂袋冲击被冲击面不能有裂纹及变形 阻燃性能 氧指数/ %28 45 角燃烧难燃级 烟密度(D4)500 (3)非承载部位(饰带板、 端板、 墙板等)的玻璃钢 制品的物理机械性能应符合表2的要求。 表2 非承载部位的玻璃钢制品物理机械性能要求 硬度(巴柯尔) 25 吸水性/ %015 拉伸强度/ MPa100 弯曲强度/ MPa150 冲击韧性(无缺口)/ (kJm- 2)150 阻燃性能 氧指数/ %30 45 角燃烧难燃级 烟密度(D4)500 (4)玻璃钢制品各部位不允许存在的外观缺陷应 符合表3的规定。 表3 玻璃钢制品不允许存在的外观缺陷 部位缺陷名称 产品可见面小孔、 裂纹、 气泡、 皱纹、 缺损、 固化不良、 浸渍不良 产品背面缺损、 毛刺、 固化不良、 浸渍不良、 裂纹 切割面分层、 毛刺、 玻璃纤维裸露 (5)玻璃钢制品在可见面上允许存在的缺陷见表 4( 背面不受此限)。 (6)玻璃钢制品的尺寸、 公差及其他技术要求应 符合相应的图样和技术文件的规定或由供需双方商 定。 91 车辆产品与零部件铁道车辆 第45卷第4期2007年4月 (7)嵌件应光滑,无裂痕、 残缺和其他损伤。螺纹 处应清洁,加润滑油。 表4 玻璃钢制品可见面允许存在的缺陷 缺陷名称质量要求 针孔、 伤痕、 修补痕 迹、 颜色不匀、 凹 凸不平 距产品被检验部位约600 mm、 无阳光直 射的室内外明亮处,用肉眼观察不能明显看 出所述缺陷 变形 不能有影响使用的变形 3 在动车及机车司机室内装饰中的应用 在铁道车辆上应用比较广泛的是模压玻璃钢制 品。模压玻璃钢制品属热固性工程塑料,其可塑性较 好,可以根据车型及用户要求设计成不同的造型,美观 大方,车内宽敞明亮,具有良好的装饰性。这种材料在 制作过程中不受幅宽的限制,还可根据需要预埋木梁 或者钢梁,以增加玻璃钢制品的强度。模压玻璃钢制 品成型后,表面喷涂进口胶衣,再喷涂聚酯漆,以提高 表面装饰效果。 3. 1 在动车司机室上的应用 动车司机室一般为流线型结构,形状比较复杂,形 式多样。从1998年南昌动车组开始,到最近的纳米比 亚动车组、 委内瑞拉动车组,各个车型的司机室都不一 样,但是总体要求外表美观大方。因此,在进行司机室 内装饰的设计时,要根据各车的实际要求,比照钢结构 的流线型进行造型。 3. 1. 1 设计制作过程 第1步,根据司机室钢结构的形状,用三维软件绘 制出内装饰的整体三维造型,如图1所示。 图1 司机室内装饰的整体三维造型 第2步,考虑到制作、 安装及美观等问题,进行合 理的分块。分块的原则要考虑外表美观,以及在安装 时能否方便地从车外拿到车内。接缝处用玻璃钢或者 PVC压条连接。在条件允许的情况下,应尽量减少接 缝和压条的数量。图2所示的司机室内装饰主要分为 2个侧墙板、1个后端墙板、1个平顶板共4部分,接缝 处采用的就是玻璃钢或者PVC压条。 图2 司机室内装饰组成 第3步,根据生产需要,由电脑给出关键部位的 11型线图或者直接提供11的钢样板。不论是型 线还是样板都要对整体造型有一定的控制作用,如平 顶的型线(或样板)、 窗上下边缘的型线(或样板)、 形状 有变化处的型线(或样板)等等(图 3) 。 图3 司机室型线 第4步,厂家根据型线,制作出11的胶合板样 板(或直接用提供的钢样板 ) , 进一步制作出11的木 模,再利用木模糊制出玻璃钢模型。 第5步,玻璃钢模型经过打磨、 修整,用喷涂或手 刷的方法制作完成。 3. 1. 2 安装过程 玻璃钢一般不与钢结构直接接触,应在钢结构和 玻璃钢接触面之间加木梁或者贴隔声胶垫。在安装过 02 铁道车辆 第45卷第4期2007年4月 程中,由于玻璃钢具有良好的韧性,将玻璃钢件从门口 或者窗口拿到车内时,可以进行一定程度的弯曲,以方 便拿入,随后还可以恢复原样。根据现车情况,把多余 部分去除,便可固定起来,完成内装安装。 3. 2 在机车司机室上的应用 在南昌动车司机室使用玻璃钢内装之前,机车司 机室一直用穿孔钢板进行装饰。这种穿孔钢板一般为 厚1 mm的钢板,按一定的规格穿上直径为3 mm的 孔,正面喷塑,反面喷醇酸清漆,贴塑料纱布。用穿孔 钢板装饰,不易满足复杂的造型,安装不方便,也不甚 美观。而玻璃钢则刚好相反,玻璃钢装饰的司机室表 面效果要比穿孔板装饰的效果好,而且玻璃钢成型以 后,安装也相对简单,使用性能也比穿孔板好。另外, 机车司机室与动车司机室相比,形状要相对简单一些, 一般为比较规则的长方体,因此,机车司机室玻璃钢内 装一般不必进行三维造型,只需根据钢结构和总体要 求进行计算,给出足够的尺寸即可。因此,玻璃钢也逐 渐在机车司机室装饰中得到了应用。 机车司机室玻璃钢内装饰板一般分为前端墙板、 后端墙板、 顶板和2个侧墙板共5部分,接缝隐藏在墙 角处,尽量不外露,其安装过程也和动车司机室玻璃钢 件的安装过程一样。 3. 3 使用及维护方法 为了改善玻璃钢制品的表面光泽度,提高耐腐蚀、 耐热、 耐水以及耐候性,延长制品的使用寿命,在玻璃 钢表面覆有一层专用胶衣。运用中的注意事项如下: (1)避免阳光直射,以免褪色 ; (2) 制品表面严禁 迎面撞击,严禁尖锐物品在制品上拖动,以免划伤 ;(3) 严禁蹬踏,以免造成损伤 ;(4) 每6个月用洗涤灵或热 洗衣粉水清洗1次,严禁用酸、 碱、 酮类、 稀料等有机溶 剂清洗,以免褪色或溶解制品表面 ;(5) 每3个月均匀 地擦1遍8 # 蜡,2 min5 min后用干净棉纱擦干净, 以保证其表面光洁度。(6)远离各种火源,以免造成 表面损伤或者引起燃烧。 4 在铁道车辆中的应用前景展望 玻璃钢与木材、 钢材及其他金属材料相比,具有独 特的优异性能。其材质不仅质量轻、 强度高,而且耐腐 蚀,具有良好的热绝缘性能、 电绝缘性能、 透波性能等, 因此玻璃钢产品可以取代木材、 钢材或其他金属材料。 玻璃钢产品制造时的可设计性极大,通常只要根 据产品的使用环境条件及要求,就可以选用合适的树 脂基体及玻璃纤维增强材料以满足用户的需要,尤其 在当前国内玻璃钢原材料品种不断开发、 质量不断提 高的情况下,更可以满足各种玻璃钢产品的性能要求。 玻璃钢材料是一种低能耗材料,其维护费用低,使 用寿命长。 基于以上原因,玻璃钢在各行各业中的应用非常 广泛。就动车而言,玻璃钢不仅用在司机室内装饰中, 而且可用做导流罩、 饰带板,在动车客室中,玻璃钢可 以做顶板、 侧墙、 隔墙、 塞拉门罩板、 玻璃钢盒子间等。 玻璃钢不仅能运用于铁道车辆的装饰,还很有可 能取代现在车体的钢结构,成为一种全新的整体结构 模式。德国西门子开发的B80型轻轨拖车中,就有1 辆是全玻璃钢车体。这种全玻璃钢车体的质量比钢结 构车体的质量轻了许多,价格也比较低,还能够降低噪 声,减小振动,再加上其良好的隔热性能和通风性能, 使乘坐更加舒适。 随着玻璃钢技术的日益成熟,玻璃钢在铁道车辆 上的应用将成为今后的一个研究方向。 (编辑:颜 纯) 唐山开元与神户制钢技术合作签约 2007年1月28日,唐山开元自动焊接装备有限公司 与日本神户制钢所焊接公司在唐山举行了技术合作合同 签约仪式,唐山开元集团柳宝诚董事长和神户制钢焊接 公司蓝田勲社长分别在合作合同上签字。双方将在互 信、 互惠的基础上共同致力于在中国国内开展中厚板焊 接机器人系统的制造、 销售和维修服务事业,为满足日益 增长的国内市场需求、 提高制造业装备技术水平做出贡 献。 神户制钢集团是一家拥有钢铁、 焊接、 铝铜、 机械、 建 设机械、 电力供给、 各种服务事业的综合企业集团。作为 神户制钢集团核心企业之一的焊接公司既是焊接材料领 域的世界顶级制造商,又是拥有焊接材料、 焊接机器人、 焊接电源全面焊接技术的综合公司。由焊接机器人、 焊 接电源、 周边装置构成的神钢焊接机器人系统在日本工 程机械、 铁道车辆、 建筑钢结构、 桥梁、 机床制造等中厚板 焊接领域具有不可动摇的领先地位。 唐山开元自动焊接装备有限公司是唐山开元集团成 员企业之一,专门从事大型专用自动焊接装备的设计、 制 造和销售,是国内最大的自动焊接装备制造公司之一。 唐山开元与神户制钢在中厚板焊接机器人领域的合 作,充分发挥了2个企业各自的优势,以世界一流的技术 实力、 立足国内的制造基地和遍布全国的售后服务体系, 在为用户提供性能优良的焊接机器人系统的同时,还可 以提供全面、 及时的技术服务保障。 (唐山开元自动焊接装备有限公司供稿) 12 玻璃钢在动车及机车司机室内装饰中的应用 孟春红 ABSTRACT Research on Dynamics Performance of D9A Depressed Center Flat Cars LIU Hong2you ,et al. (male , born in 1973 , senior engineer , Semi2Active Suspension Project Section of CNR Sifang Rolling Stock Research Institute , Qingdao 266031 , China) Abstract :A complete dynamics performance sim2 ulation analysis is made on the bogie with 3D axle welding frame , and consideration is given to the emp2 ty and loaded working conditions of cars. The inher2 ent contradiction between the hunting motion stabili2 ty and the curve negotiation performance of the D9A depressed center flat cars is solved. According to the simulation analysis result , the prototype with 3D ax2 le welding frame is designed and produced , and the dynamics on2line test with the bogies mounted on car (D 9Adepressed center flat car) is carried out.The test results show that there is no unstable hunting with both the empty and loaded D9Adepressed center flat car within the speed range of 132 km/ h. The D9A depressed center flat car owns good curve negotiation performance and excellent operation stability. Key words :depressed center flat car ; bogie with welding frame ; dynamics performance ; dynamic sim2 ulation ; test result Effect of the Primary Horizontal Suspension Stiffness on the Yawing of Independent Rotating Wheels NI Ping2tao ,et al. (male , born in 1968 , graduate student for doc2 tor degree , Traction Power State Key Laboratory of Southwest Jiaotong University , Chengdu 610031 , China) Abstract :The dynamics model of the vehicle with independent rotating wheels is set up , and the pro2 gram is compiled for simulation analysis. The effect of the primary longitudinal and lateral stiffness on the yawing of independent wheels is researched , and the reasonable range of values of the primary hori2 zontal stiffness is obtained. Key words :independent rotating wheel ;yawing ; simulation Calculation on Stiffness of the Secondary Coil Spring XIAO Fei2xiong (male , born in 1963 , associate professor , Trac2 tion Power State Key Laboratory of Southwest Jiao2 tong University , Chengdu 610031 , China) Abstract : Thestiffness ofthesecondary coil spring is calculated with the finite element calculation method.The result shows that , under the lateral load , due to the motion of the upper end , the apply2 ing position of vertical load on the spring changes , under the effect of the notches at the two ends of the spring , the state of forces applied on the spring chan2 ges , the vertical stiffness has fairly obvious changes along with the change of the load , and the lateral stiffness has relation with the applying direction of the lateral load. Key words :coil spring ; stiffness; finite element calculation Description of Tilting Trains Systems LU Guan2dong (male , born in 1941 , senior consultant , British DrLu Railway Consultant Company , Birmingham , U. K. ) Abstract : The development background , funda2 mental principle of tilting trains and the maximum re2 strictive speed on curve are described systematically. With the summing up of experiences in practical de2 velopment , operation and development of relevant u2 nits , several points for attention in design practice are given. Key words :tilting train ; unbalanced lateral accel2 eration ; balance speed; cant deficiency ; over cant Development of the C70A( C70AH) Gondola Car for Transport of Coal LIU Hai2peng ,et al. (male , born in 1975 , graduate student for mas2 ter degree of engineering ,Dalian Jiaotong University , Dalian 116028 , China) Abstract : Thedevelopmentaim ,development process , main technical parameters , structure , per2 formance features of the C