蜂窝板的性能分析及在动车组上应用的论述

作者:未知

  【摘 要】本文从蜂窝板的蜂窝力学稳定性能;重量轻,安装负荷小;具有很好的吸声、隔热性能和蜂窝板的剥离强度四方面讲述蜂窝板的特点。介绍了蜂窝板在动车组中的应用,展望了蜂窝板在动车组制造业中的发展。
  【关键词】蜂窝板;稳定性;重量;吸声;环保;动车应用;发展
  前言
  蜂窝板是一种夹层结构的新型复合材料,广泛应用于室内外装饰材料。蜂窝板可以制成轻质,高强度,刚性好,板材非常平板,可用于结构,软垫,隔断和装饰场合等。蜂窝板拥有良好的力学性能,与同强度的实心板材质更轻,隔音隔热性能等性能。同时通过蜂窝板的环保性能阐述了蜂窝板使用环境十分广泛。
  一、蜂窝板特点:
  1.蜂窝力学稳定性能;
  A—蜂窝孔距。拉伸方向上,相邻两蜂窝中心之间的距离;
  C—蜂窝边长。蜂窝芯纸正六边形的边长
  D—蜂窝内径。蜂窝芯纸正六边形的内切圆直径;
  T—蜂窝板纸芯的高度;
  I—孔径比。蜂窝孔距与其内径的比值,
  可以得出以下结论:
  I=A/D,拉伸适当,则I=1,力学性能最佳;拉伸过分,则I>1,拉伸不足,则I<1力学性能不足,所以蜂窝板内部蜂窝以正六边形排列。
  2.重量轻,安装负荷小;
  蜂窝板在制作中由于轻质夹芯材料与面板不是同一性质的材质,通常使用轻金属,纤维类,纸类等材料,芯层同时是相对面板材料分散、疏松的材料以六角形空腔连接排列形式制造。使得蜂窝夹层板与实心板材相比质量更轻。同时由于内部以六角形排列,外部以金属、纤维、复合材料贴面导致蜂窝板的刚度更大。在使用中减重效果极为突出。由于蜂窝板材料材质较轻,在蜂窝板安装时相对安装负荷相对于实心板材更小,使得蜂窝板安装简便,安装固定点更少,同时节约了安装材料及安装人力。
  3.具有很好的吸声性能,隔热性能;
  由于蜂窝芯层分被隔分为多个封闭的正六边形的子空腔,使的进入到结构内部的热量和声波受到连接排列的子空腔的极大阻碍,空腔壁面还可以对声波进行有效的反射,因而蜂窝结构具有良好的隔热、隔音效果,尤其对低频噪音具有良好的隔绝作用。
  4.蜂窝板的剥离强度
  采用热压机生产的蜂窝板,由于热压机压力较大,较难控制,为防止压塌铝蜂窝芯,常常放置垫块。如果垫块高了,会影响施加的压力,导致粘接强度低。如采用平面热复合机,由于压力是由弹力提供,可以通过调节高度来控制所施加的压力,因此,采用这种工艺生产的铝蜂窝板的粘接强度较高,而且很稳定。
  同时蜂窝板织物的经纬度及不同致密度厚度的织物,其滚筒剥离强度也有较大差别。从实际制作过程中分析可以看出织物的经纬纱及纱线粗细直接影响剥离强度。
  5.蜂窝板的环保性能
  制作普通的板材需要消耗大量的木材,每年要砍伐大量的森林树木,严重的破坏了人类赖以生存的自然环境。而利用蜂窝形态制作的纸蜂窝板所需的纸浆量极少,与消耗纸浆量相同的纸板相比,蜂窝板的硬度与承压能力要比普通纸板强上数十倍。这一数据非常惊人,极大的证明了蜂窝板的蜂窝板结构的强大。纸浆消耗量的减少意味着可以保护更多的树木,节约了木材,极力保护了大自然。蜂窝板回收后更易处理。普通板材制作材料废弃后只能焚烧,不能回收处理,即使回收后还需要经过数道工序才能进行再利用,过程繁杂,成本高。而纸蜂窝板只需经过简单的工序就能处理完,极大的减少了回收成本,提高了蜂窝板回收再利用积极性。
  二、在动车组中的应用:
  蜂窝板一般分为金属类和非金属类两大类。金属类主要适用于航空制造业、汽轮机制造业、船舶制造业、交通运输业等。而非金属类分为纤维类和纸类。纤维类蜂窝板主要用于交通运输业、装饰行业以及家具业等;纸类蜂窝主要用于包装业、建材业、家具业等。
  由于在动车组开发过程中对车辆的节能要求较高,动车组的设计及制造一直在追求轻量化。
  首先在国产的动车组样车上应用铝蜂窝板制造了间壁、平顶板和车门门板,取得了良好效果。随后,大面积地应用了铝蜂窝板,当时不仅采用铝蜂窝板制造了间壁、平顶板、车下设备舱底板和各种车门门板。还用铝蜂窝板制造了空调风道和空调机组导流罩,其中以間壁、平顶板、空调风道和空调机组导流罩的应用效果最为显著,既大幅度地减轻了相关零部件的质量,实现了车辆的整体轻量化,又提高了零部件的制造精度和质量,进而提高了整车的制造质量。
  但是,真正使铝蜂窝板的应用取得突破性进展的还是CRH系列动车组。随着前几年CRH系列动车组国产化进程的不断深化,国内已经能够运用铝蜂窝板成型加工技术制造形状复杂的零部件。
  在250KM/H“复兴号”动车组及350KM/H“复兴号”动车组中不再采用铝制蜂窝板而使用玻璃纤维制作面材进一步对动车组进行了减重,玻纤蜂窝板相对于铝制蜂窝板材料更轻,强度更大,可塑性更好,玻璃纤维蜂窝板主要应用在间壁、端墙板,平顶版,乘务员室门板,机械师室门板,空调风道和空调机组导流罩等部位上,充分利用了蜂窝板的蜂窝力学稳定性能;重量轻,安装负荷小;具有很好的吸声、隔热等物理性能和蜂窝板环保性能。
  三、蜂窝板在动车制造中的前景展望
  改革开放后中国经济进入高速发展的时期,随着我国经济的不断发展,对交通工具的要求也越来越高,但就目前而言,中国铁路运力还达不到人们的要求,国家也将高铁建设放在很重要的战略地位。在有一些常用材料由于环保性问题,将逐步退出历史舞台,蜂窝板将成为这些材料的替代品,蜂窝板将逐步优化各种性能扩大它的适用范围。
  蜂窝板不论在环保性能,再利用性能,还是物理性能,还是力学性能都会逐步取代传统材料,越来越会受到广泛应用。
  结论
  本文对蜂窝板的蜂窝结构的稳定性,减震减重性能,吸声性能的介绍;蜂窝板的各种涂层的介绍以及蜂窝板在动车组内部装饰中的使用,阐述了蜂窝板在以后的铁路客车制造中的广泛应用。
  参考文献:
  [1]熊大爻;《复合材料生产技术与应用》
  [2]王鲲鹏;陶猛;江坤;《塑料蜂窝层板的隔声性能分析》,《机械与制造》2018年第9期
  作者简介:
  王岩(1978.11.09),男,吉林省长春市,中车长春客车轨道股份有限公司,高级技师,研究方向:铁路客车制造
  (作者单位:中车长春轨道客车股份有限公司)
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14719577.htm

服务推荐