中低速客车隔断热桥结构优化研究

引言:

对于隔热桥产生的背景条件, 是目前绝大部分碳钢车体客车的防寒栽丝均直接焊接于钢结构车顶上, 通过裸露在防寒材层外部的防寒栽丝外温直接传导到车内。根据多年来铁路客车运行情况看, 当车外温度较低同时车内湿度较大时, 水蒸汽上升至防寒栽丝处, 冷凝成水甚至结冰, 在适宜的条件下, 大量冷凝水从车顶滴落, 直接影响车内电气设备的安全及可靠运用。

文中提到的隔热桥特指中低速客车车顶防寒材结构中, 用于隔绝防寒栽丝裸露在防寒压板之外的部分与空气接触的部件。

一、材料的导热系数

导热系数是指在稳定传热条件下, 1m厚的材料, 两侧表面的温差为1度 (K, ℃) , 在1秒钟内 (1S) , 通过1平方米面积传递的热量, 单位为瓦/米·度 (W/ (m·K) , 此处为K可用℃代替) 。导热系数仅针对存在导热的传热形式, 当存在其他形式的热传递形式时, 如辐射、对流和传质等多种传热形式时的复合传热关系, 该性质通常被称为表观导热系数、显性导热系数或有效导热系数 (thermal transmi ssivity of material) 。此外, 导热系数是针对均质材料而言的, 实际情况下, 还存在有多孔、多层、多结构、各向异性材料, 此种材料获得的导热系数实际上是一种综合导热性能的表现, 也称之为平均导热系数。保温材料的导热系数越低越好, 本案隔热桥的原理即是通过导热系数低的材料包裹导热系数高的材料, 避免其与外界接触产生温差较大的情况。

二、隔热桥材质选择

通过了解不同材料的导热系数特性, 我们选用PVC复合材料为隔断热桥的基本材料, 该材料的导热系数约为0.2W/m·K, 接近于保温材料的导热性能, 且具有足够的强度, 能够满足安装结构的需要。

三、既有隔热桥安装结构分析

上图为既有隔断热桥的安装结构, 由于其内置螺套的长度为12mm, 为保证安装的可靠性, 螺套使用长度应不小于5mm, 即防寒栽丝外露的长度在19-26mm之间时, 隔断热桥可以实现完全包裹, 隔绝其与外界接触。因此在螺母垫圈与防寒材压板之间, 需要加垫调整, 而实际安装过程中发现, 调整量大小是不固定的, 原因是多方面的, 包括防寒材的厚度误差, 防寒材压板搭接厚度的误差, 焊接螺栓伸出车体梁柱表面距离的误差等因素, 因此, 加垫调整的过程往往不能一次到位, 隔热桥安装过程较为繁琐。

四、改进型隔断热桥安装结构介绍

改进型隔断热桥拟通过自身结构的更改, 提高对防寒栽丝外露长度的适应性, 以达到无需加垫调整即可安装到位的目的, 具体结构如下:

改进型隔断热桥结构特性分析:

1. 省略了安装过程中安装螺母垫圈的步骤

2. 省略了安装过程中加垫调整的步骤, 对防寒栽丝外露长度的适应范围由之前的19-26mm提高到7-40mm.

3. 安装面具有防松结构设计

4. 柱体外形采用正六角棱柱设计, 方便安装。

结语

本文意图通过隔断热桥这类小部件的小革新、小改善, 达到简化安装工艺, 提高施工效率的目的, 凸显出产品结构设计对于装备制造行业的重要意义。

摘要：近些年来, 伴随着我国科技的不断发展的同时中低速客车技术的也在不断进步, 客车安全性问题越来越受到业界的关注, 也充分体现在了设计的各个环节。基于此, 笔者结合自身多年的工作经验, 本文通过分析中低速客车车顶防寒栽丝隔断热桥的作用及改进方案。希望能对相关领域技术研究起到抛砖引玉的作用。

关键词：中低速客车,隔热桥,结构优化

参考文献

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