弹性胶泥缓冲器在轨道交通车辆应用

缓冲器是轨道交通车辆的重要部件之一，其作用是缓和车辆在运行中由于机车牵引力的变化或在启动、制动及调车作业时车辆相互碰撞而引起的纵向冲动和振动，它直接影响着列车的牵引总重、运行速度、车辆的总重、编组作业效率等涉及铁路运输效能的主要技术经济指标。缓冲器性能的好坏直接影响行车安全和旅客舒适度，因此世界各国均重视对性能优良缓冲器的开发研究。

目前国内典型的缓冲器有油脂润滑的环弹簧摩擦式缓冲器、液压缓冲器，但是它们分别存在低温性能和耐老化性能差、寿命短、制造与维修工艺复杂、成本高、自重大、制造加工精度要求高等缺点，所以都很难得到广泛的推广。

我国客车缓冲器基本上都是具有油脂润滑的环簧结构，环簧结构的缓冲器不能满足提速客车的性能要求，主要表现在以下几个方面：

①初压力过大，其初压力可达100KN以上；

②刚度过大，在20辆编组的旅客列车中很少缓冲器起缓冲作用，起缓冲作用的缓冲器可利用的能量很小；

③吸收率较小，落锤试验证明，G1号缓冲器的吸收率较小，容易造成列车连续的纵向冲动；

④检修周期短，由于G1号缓冲器采用了油脂润滑，油脂的有效期短，油脂失效后可能造成卡环、伤环、断环的问题，必须定期检修。

一、弹性胶泥缓冲器简介

用于弹性胶泥缓冲器研究的缓冲介质弹性胶泥材料，是一种高粘度、可压缩、可流动的未经硫化的有机硅化合物，在-80～+250℃范围内具有较高的稳定性，并且无臭、无毒，对环境和人员无污染。它有固、液2种状态，是车钩缓冲器理想的缓冲介质材料。在没有复原弹簧作用的条件下，利用其高弹性特点可以实现缓冲器的复原回程;利用其压缩性实现缓冲器的压缩行程;利用其良好的流动性可以实现缓冲器的大容量、低阻抗能力。这种材料的流动粘度大小可根据实际使用的需要进行调整，可以使其运动粘度比普通液压油大几十甚至上百倍。这样就将液压缓冲器密封难的问题简单化。这种材料如果能解决生产工艺问题，其成本不会高于60美元/ｋｇ，而1个 弹性胶泥缓冲器容量在15ｋＪ的条件下，其弹性胶泥的用量不会超过3ｋｇ，因此弹性胶泥材料的价格能够满足弹性胶泥缓冲器推广的市场要求。

二、弹性胶泥缓冲器的基本结构原理

弹性胶泥缓冲器主要由活塞和活塞杆、缸盖、缸体、充料阀等组成(见图1)，其工作原理是：将弹性胶泥材料装入缓冲器体内，根据需要施加一定的预压力，当缓冲器活塞杆受到一定的压力时，弹性胶泥受压缩产生阻抗力，并利用活塞的环形间隙(或节流孔)的节流作用和弹性胶泥材料的压缩变形吸收冲击能量。由于胶泥材料的特性，当弹性胶泥的预压力和活塞的运动速度越大，阻抗也就越大，这有利于提高缓冲器在大冲击下的容量，即冲击越大，缓冲器的容量就越大;冲击小，缓冲器的容量就越小。当作用在活塞杆上的外力撤销后，弹性胶泥自行体积膨胀，将活塞推回到原位，在这个过程中弹性胶泥材料以较慢的速度通过活塞的环形间隙(或节流孔)流回原位，实现缓冲器的回程动作。