鋼軌波磨對(duì)地鐵車輛振動(dòng)及構(gòu)架動(dòng)應(yīng)力影響研究.pdf

1、隨著地下鐵路快速發(fā)展，地鐵線路出現(xiàn)了一系列的鋼軌波浪形磨損現(xiàn)象。鋼軌波磨可能引起輪軌系統(tǒng)激烈振動(dòng)，過大的沖擊加速度還可能造成螺栓松動(dòng)、電機(jī)振動(dòng)加劇、軸承提前破損甚至發(fā)生關(guān)鍵零部件瞬間沖擊斷裂。這對(duì)車輛運(yùn)用成本和安全帶來了巨大風(fēng)險(xiǎn);另外，過大的振動(dòng)和輪軌尖嘯噪聲影響了旅客乘座舒適性。
　　有鑒于此，本文首先介紹了課題的研究背景以及發(fā)展現(xiàn)狀，明確了研究方法及目標(biāo);然后從車輛運(yùn)用安全性的角度出發(fā)，一方面引入柔性化構(gòu)架，在建立剛?cè)狁詈宪囕v

2、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型基礎(chǔ)上，加入合適的軌道激勵(lì)，采用數(shù)值計(jì)算方法獲得鋼軌波磨與車輛各部位振動(dòng)加速度及構(gòu)架關(guān)鍵部位動(dòng)應(yīng)力的對(duì)應(yīng)關(guān)系，分析不同軌道激勵(lì)和速度對(duì)車輛各部位垂向振動(dòng)和構(gòu)架動(dòng)應(yīng)力的影響。另一方面采用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方式，測(cè)試車輛各部位垂向加速度和關(guān)鍵受力部位動(dòng)應(yīng)力，并與數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，獲得鋼軌波磨激勵(lì)對(duì)車輛各部位垂向加速度以及構(gòu)架動(dòng)應(yīng)力影響特性。
　　本文通過有限元軟件ANSYS以及動(dòng)力學(xué)仿真軟件SIMPACK的有效結(jié)合，完成了

3、剛-柔耦合的車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析，研究結(jié)果表明:鋼軌波磨對(duì)軸箱等小部件垂向振動(dòng)影響非常顯著，對(duì)構(gòu)架垂向振動(dòng)影響也很明顯，并且鋼軌波磨波深增大，垂向振動(dòng)明顯增強(qiáng);波磨對(duì)車體垂向振動(dòng)和構(gòu)架側(cè)梁動(dòng)應(yīng)力的主要影響是疊加了很多小幅值高頻次的加速度或者動(dòng)應(yīng)力，但對(duì)其最值或幅值影響不明顯;在50mm波長的波磨與四級(jí)譜共同作用下，軸箱以及構(gòu)架垂向振動(dòng)加速度最值在車輛行駛速度達(dá)到18m/s之前會(huì)隨速度提高而不斷增大，但于18m/s之后相對(duì)達(dá)到穩(wěn)定;車體垂向

4、振動(dòng)加速度最值以及構(gòu)架側(cè)梁動(dòng)應(yīng)力幅值則會(huì)隨著速度的增大一直增大。通過數(shù)值計(jì)算與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比，得出最終結(jié)論:波磨對(duì)軸箱及構(gòu)架垂向振動(dòng)影響顯著，對(duì)車體垂向振動(dòng)和構(gòu)架側(cè)梁動(dòng)應(yīng)力幅值影響不大。
　　本文借助現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和理論分析手段，全面地評(píng)估鋼軌波磨對(duì)車輛關(guān)鍵部位的垂向振動(dòng)以及構(gòu)架動(dòng)應(yīng)力的影響，不僅有利于全面認(rèn)識(shí)波磨對(duì)車輛影響的本質(zhì)和特征，而且對(duì)保證車輛運(yùn)用安全和有效地降低運(yùn)營成本等，均具有重要的意義。這也為以后使用仿真手段研究鋼軌波磨問題