空气弹簧用橡胶复合材料制备及疲劳性能研究
发布时间：2020-12-10 16:37
空气弹簧作为悬挂系统的关键组件,承担着减震、缓冲和高频隔振等作用。2017年提出的“一带一路”战略措施,使中国高铁走出国门,面临更多的挑战。每年国内空气弹簧的需求量在2000万件以上,市场金额将近1500亿元,为了保证车辆行驶的稳定性和乘客的安全性,绝大部分空气弹簧未达到使用年限就进行更换,售后维修费用也将近300亿元。气囊漏风是悬挂系统最常见的故障之一,因此提高在恶环境下空气弹簧的使用耐久性以及降低企业工业化生产成本成为研究的关键。本文主要采用机械混炼法、气相沉积法、电泳沉积法制备了空气弹簧外层橡胶配方以及乳液共混法和干-湿层叠法制备了空气弹簧内层橡胶配方,最后对囊式空气弹簧的裂纹区域进行有限元分析,所做工作如下:（1）对橡胶疲劳理论以及裂纹扩展的研究方法进行总结,并进行裂纹扩展的实验研究,对拉伸断面和曲挠断面的微观裂纹进行对比,结果表明两种不同受力形式所产生的断裂裂纹以及钝化方向不同。（2）为了提高外层橡胶的耐老化性能以及耐疲劳性能,用气相沉积法制备了改性碳纤维补强体以及电泳沉积法制备了MWCNTs@CF,将两种补强体分别加入氯丁橡胶/天然橡胶复合材料中,通过导热分析仪、数字高阻仪...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
囊式空气弹簧
空气弹簧用橡胶复合材料制备及疲劳性能研究4（2）由于空气弹簧加入的介质是空气，因此可以实现自由控制，调节反力，使高度保持恒定。（3）空气弹簧的刚度随载荷而变，因而在任何载荷下自振频率不变，隔振效果几乎不变，因此在大载荷作用下具有较低的刚度。（4）同一空气弹簧，通过调整内压力，可以得到不同的承载能力，从而适应不同的载荷需要，经济性好。在承受轴向和径向载荷的同时，也能传递扭矩。（5）空气弹簧具有高的吸振和降噪能力，不仅可以提高乘坐舒适性而且对车辆本身和乘客有一定的保护作用。（6）空气弹簧的重量轻，可以减轻车辆重量，提高车体的动力学性能。2、缺点（1）由于空气弹簧内层橡胶密封性差，充入的介质空气易发生泄漏使其工作不稳定。（2）与钢弹簧相比，空气弹簧的固有频率很难做到5Hz以下，容易受温度、油质和臭氧等化学溶剂的侵蚀，老化和疲劳性能下降，影响使用寿命3、应用（1）汽车悬架系统空气弹簧作为悬架系统的重要组成部件，不仅能够吸收和减少地面的振动和冲击，而且可以减少轮胎所承受的各种力和扭矩，提高乘客的舒适性，保持汽车良好的操作性和稳定的驾驶性，空气弹簧在汽车悬架系统的应用如图1-6所示[11]。在国外，空气弹簧在客车中的使用比例达到100%，货车和挂车中的使用比例达到80%[12]。图1-6汽车悬架系统应用Fig.1-6Automotivesuspensionsystemapplications（2）在轻轨列车上的应用空气弹簧采用自密封方式，简化了制造过程；空气弹簧的橡胶气囊可以减少
青岛科技大学研究生学位论文5汽车的横向振动；在任何路况和行驶速度下，可调阻尼节流阀使车辆保持良好的振动性能，空气弹簧在轻轨列车上的应用如图1-7所示[13]。（3）在高速列车上的应用20世纪90年代后期，中国铁路进入高速全面提速时期。空气弹簧被广泛应用于高速车辆和动车组，使空气弹簧在中国轨道车辆上的应用进入了一个新阶段，空气弹簧在高速列车上的应用如图1-8所示[14]。1-牵引电机；2-基础制动装置；3-走行轮；4-稳定轮；5-导向轮；6-牵引悬挂装置；7-空气弹簧；8-齿轮箱；9-构架图1-7轻轨列车应用Fig.1-7LightRailTrainApplication图1-8高速列车应用Fig.1-8High-speedtrainapplications（4）在地铁上的应用上海地铁无摇枕转向架采用高柔性自由膜式空气弹簧，密封方式为螺钉密封和压力自密封相结合。空气弹簧具有以下特点：1）横向刚度小，能够适应较大的横向变形；2）曲线行驶时具有良好的横向恢复特性；3）具有良好的扭转特性和使用耐久性，空气弹簧在地铁上的应用如图1-9所示[15]。（5）在磁悬浮列车上的应用磁悬浮列车是近年来兴起的一种新型的非地面接触式交通方式，具有超高
【参考文献】：
期刊论文
[1]炭黑/碳纳米管并用比对天然橡胶复合材料物理性能和导热性能的影响[J]. 宋君萍,田开艳,李锡腾,王一雯,马连湘. 橡胶工业. 2019(06)
[2]空气弹簧多变过程的有限元模拟[J]. 李雪冰,曹金凤,危银涛. 工程力学. 2019(02)
[3]基于遗传算法的空气弹簧优化设计[J]. 乐文超,葛征. 上海汽车. 2019(02)
[4]预制裂纹角度对橡胶拉伸断裂影响的有限元分析[J]. 吕晓仁,陈朋,康健,成铭,王世杰. 高分子材料科学与工程. 2017(02)
[5]碳纤维/天然橡胶复合材料性能的研究[J]. 王丹焱,赫立志,王娜,于美溪,牟江南,葛铁军. 辽宁化工. 2016(09)
[6]天然橡胶/炭黑/多壁碳纳米管复合材料的结构与性能研究[J]. 许军,李双鑫,李钰,他雪峰. 材料导报. 2016(14)
[7]废旧橡胶再生循环利用技术研究进展[J]. 黄璐,穆江峰. 世界橡胶工业. 2015(11)
[8]轨道车辆空气弹簧疲劳分析[J]. 李志超,李雪冰,刘万强,何园,王昊,丁智平,危银涛. 力学与实践. 2015(03)
[9]氧化石墨烯/蒙脱土/天然橡胶复合材料的性能研究[J]. 李何青,王继虎,褚成国,殷常乐. 非金属矿. 2015(02)
[10]碳纤维增强PBT/SEBS复合材料的热力学性能[J]. 卢翔,黄锦涛,何光建,瞿金平. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(03)
硕士论文
[1]石墨烯复合材料的导电与导热性能研究[D]. 陈丹丹.沈阳航空航天大学 2019
[2]NR网络结构与疲劳微观机理的相关性研究[D]. 崔雪静.青岛科技大学 2018
[3]碳纳米管导电复合材料垫片的制备与电阻蠕变性能研究[D]. 陈广欢.广州大学 2017
[4]碳纤维/石墨烯协同改性NR/BR混炼实验研究[D]. 赵辉绩.青岛科技大学 2017
[5]碳纳米管/橡胶复合材料的性能研究[D]. 高江姗.青岛科技大学 2017
[6]空气弹簧疲劳试验机的设计与开发[D]. 毛茜.华南理工大学 2017
[7]带箍结构空气弹簧非线性有限元分析及试验研究[D]. 莫荣利.湖南大学 2010
[8]空气弹簧静态接触的三维非线性有限元分析[D]. 任彦莎.北京化工大学 2004
本文编号：2909019
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
囊式空气弹簧
空气弹簧用橡胶复合材料制备及疲劳性能研究4（2）由于空气弹簧加入的介质是空气，因此可以实现自由控制，调节反力，使高度保持恒定。（3）空气弹簧的刚度随载荷而变，因而在任何载荷下自振频率不变，隔振效果几乎不变，因此在大载荷作用下具有较低的刚度。（4）同一空气弹簧，通过调整内压力，可以得到不同的承载能力，从而适应不同的载荷需要，经济性好。在承受轴向和径向载荷的同时，也能传递扭矩。（5）空气弹簧具有高的吸振和降噪能力，不仅可以提高乘坐舒适性而且对车辆本身和乘客有一定的保护作用。（6）空气弹簧的重量轻，可以减轻车辆重量，提高车体的动力学性能。2、缺点（1）由于空气弹簧内层橡胶密封性差，充入的介质空气易发生泄漏使其工作不稳定。（2）与钢弹簧相比，空气弹簧的固有频率很难做到5Hz以下，容易受温度、油质和臭氧等化学溶剂的侵蚀，老化和疲劳性能下降，影响使用寿命3、应用（1）汽车悬架系统空气弹簧作为悬架系统的重要组成部件，不仅能够吸收和减少地面的振动和冲击，而且可以减少轮胎所承受的各种力和扭矩，提高乘客的舒适性，保持汽车良好的操作性和稳定的驾驶性，空气弹簧在汽车悬架系统的应用如图1-6所示[11]。在国外，空气弹簧在客车中的使用比例达到100%，货车和挂车中的使用比例达到80%[12]。图1-6汽车悬架系统应用Fig.1-6Automotivesuspensionsystemapplications（2）在轻轨列车上的应用空气弹簧采用自密封方式，简化了制造过程；空气弹簧的橡胶气囊可以减少
青岛科技大学研究生学位论文5汽车的横向振动；在任何路况和行驶速度下，可调阻尼节流阀使车辆保持良好的振动性能，空气弹簧在轻轨列车上的应用如图1-7所示[13]。（3）在高速列车上的应用20世纪90年代后期，中国铁路进入高速全面提速时期。空气弹簧被广泛应用于高速车辆和动车组，使空气弹簧在中国轨道车辆上的应用进入了一个新阶段，空气弹簧在高速列车上的应用如图1-8所示[14]。1-牵引电机；2-基础制动装置；3-走行轮；4-稳定轮；5-导向轮；6-牵引悬挂装置；7-空气弹簧；8-齿轮箱；9-构架图1-7轻轨列车应用Fig.1-7LightRailTrainApplication图1-8高速列车应用Fig.1-8High-speedtrainapplications（4）在地铁上的应用上海地铁无摇枕转向架采用高柔性自由膜式空气弹簧，密封方式为螺钉密封和压力自密封相结合。空气弹簧具有以下特点：1）横向刚度小，能够适应较大的横向变形；2）曲线行驶时具有良好的横向恢复特性；3）具有良好的扭转特性和使用耐久性，空气弹簧在地铁上的应用如图1-9所示[15]。（5）在磁悬浮列车上的应用磁悬浮列车是近年来兴起的一种新型的非地面接触式交通方式，具有超高
【参考文献】：
期刊论文
[1]炭黑/碳纳米管并用比对天然橡胶复合材料物理性能和导热性能的影响[J]. 宋君萍,田开艳,李锡腾,王一雯,马连湘. 橡胶工业. 2019(06)
[2]空气弹簧多变过程的有限元模拟[J]. 李雪冰,曹金凤,危银涛. 工程力学. 2019(02)
[3]基于遗传算法的空气弹簧优化设计[J]. 乐文超,葛征. 上海汽车. 2019(02)
[4]预制裂纹角度对橡胶拉伸断裂影响的有限元分析[J]. 吕晓仁,陈朋,康健,成铭,王世杰. 高分子材料科学与工程. 2017(02)
[5]碳纤维/天然橡胶复合材料性能的研究[J]. 王丹焱,赫立志,王娜,于美溪,牟江南,葛铁军. 辽宁化工. 2016(09)
[6]天然橡胶/炭黑/多壁碳纳米管复合材料的结构与性能研究[J]. 许军,李双鑫,李钰,他雪峰. 材料导报. 2016(14)
[7]废旧橡胶再生循环利用技术研究进展[J]. 黄璐,穆江峰. 世界橡胶工业. 2015(11)
[8]轨道车辆空气弹簧疲劳分析[J]. 李志超,李雪冰,刘万强,何园,王昊,丁智平,危银涛. 力学与实践. 2015(03)
[9]氧化石墨烯/蒙脱土/天然橡胶复合材料的性能研究[J]. 李何青,王继虎,褚成国,殷常乐. 非金属矿. 2015(02)
[10]碳纤维增强PBT/SEBS复合材料的热力学性能[J]. 卢翔,黄锦涛,何光建,瞿金平. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(03)
硕士论文
[1]石墨烯复合材料的导电与导热性能研究[D]. 陈丹丹.沈阳航空航天大学 2019
[2]NR网络结构与疲劳微观机理的相关性研究[D]. 崔雪静.青岛科技大学 2018
[3]碳纳米管导电复合材料垫片的制备与电阻蠕变性能研究[D]. 陈广欢.广州大学 2017
[4]碳纤维/石墨烯协同改性NR/BR混炼实验研究[D]. 赵辉绩.青岛科技大学 2017
[5]碳纳米管/橡胶复合材料的性能研究[D]. 高江姗.青岛科技大学 2017
[6]空气弹簧疲劳试验机的设计与开发[D]. 毛茜.华南理工大学 2017
[7]带箍结构空气弹簧非线性有限元分析及试验研究[D]. 莫荣利.湖南大学 2010
[8]空气弹簧静态接触的三维非线性有限元分析[D]. 任彦莎.北京化工大学 2004
本文编号：2909019
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