高速动车组制动夹钳单元运行振动分析

制动夹钳单元是制动系统的重要组成部分。制动夹钳单元的性能影响到高速动车组行车安全。本文通过对在武广、京沪高铁上进行的夹钳振动试验数据的分析,对夹钳单元各主要部件的振动形式进行研究。研究明确了夹钳单元各主要部分的振动特性,并着重针对卡簧在运行中的振动情况进行仿真分析和试验结果比对。通过本文研究,对夹钳单元的振动特性有了更深入的了解,为夹钳单元的设计、改进提供了依据,以更好地保障动车组制动系统安全、可靠。     

一种制动夹钳单元结构改进的研究

针对轨道交通车辆传统弹簧蓄能式停放制动夹钳单元体积大、重量高等特性,对制动夹钳单元关键零部件和冗余的停放弹簧机构进行结构简化,设计并试制了带有新的制动夹钳总成和锁止式停放制动缸的制动夹钳单元。通过有限元理论计算和各项型式试验,验证了该新型制动夹钳单元各项性能参数满足轨道交通车辆使用要求。研究结果表明新设计的制动夹钳单元减重占比39.5%,其停放制动输出力效率超过90%,具有更好的灵活和使用性,研究为后续制动夹钳单元轻量化设计提供了参考和理论依据。     

高速列车制动夹钳积雪结冰数值仿真研究

采用基于Realizable k-ε湍流模型的数值仿真方法对制动夹钳积雪结冰问题展开研究,并通过风洞实验验证数值仿真结果的正确性。分析制动夹钳周围的空气流动特性和夹钳表面的压力分布特点。研究结果表明:高速气流主要在转向架下部流动,仅有少量低速气流向上偏转进入到转向架上方区域。大量雪粒子跟随高速气流冲刷制动夹钳并在其下表面形成严重的积雪结冰,而少量雪粒子跟随上扬气流进入转向架上方区域,重力作用下,在夹钳上表面形成少量积雪。雪粒子跟随高速列车单向运行时,气流对后侧制动夹钳的冲刷作用强于前侧,前侧夹钳处于负压环境中,而后侧夹钳迎风侧和底部呈现明显正压,导致后侧夹钳的积雪结冰前侧夹钳更为严重。     

制动夹钳单元输出力传递规律及影响因素分析

针对制动夹钳单元理论输出力与实际输出力之间存在的误差,利用多体动力学仿真手段,研究了调节轴制动行程和盘片磨耗等因素对制动缸和制动夹钳输出力的影响规律,通过相关试验验证了仿真分析的正确性,并分析了上述因素对制动缸和制动夹钳输出力的影响机理。最终,对计算制动缸和制动夹钳输出力的一般经验公式提出了修正。     

高速动车组用制动夹钳材料的研究

对高速动车组用制动夹钳材料的化学成分、铸造性能及热处理工艺进行了介绍。浇铸了3种型号的制动夹钳,并对其进行了静强度试验、扭矩疲劳试验和振动疲劳试验。试验结果表明,该材料生产的制动夹钳各项性能指标完全满足200～300km/h动车组制动的要求。     

基于动态服役性能的制动夹钳单元强度评价研究

针对制动夹钳单元的结构强度,根据IEC 61373—2010中对冲击和振动等的相关服役性能要求,提出了一种结合极限动态工况强度校核和随机振动疲劳损伤校核的综合评价方法。利用该方法对某型动车组用制动夹钳单元关键承载件的最大冲击应力响应和随机振动疲劳损伤进行了分析,并通过相关试验验证了该方法分析的有效性。     

制动夹钳单元静强度验证与确认

以某型制动夹钳单元为研究对象,对其有限元模型准确性的验证与确认进行探究。通过依据ASME V&V标准,验证与确认方案;针对某型制动夹钳的结构,结合现有的仿真分析技术建模,通过验证与确认方案来评价制动夹钳有限模型,使其模型的准确性有足够的理论依据和保证。     

某动车组用三点吊挂制动夹钳机构强度分析

介绍了某动车组用制动夹钳的结构组成、分类以及功能原理,对制动夹钳虚拟样机关键承载件进行了强度分析和疲劳分析,并对制动夹钳物理样机进行了强度试验验证,对比分析结果表明该制动夹钳机构设计合理、强度和疲劳寿命安全可靠。     

制动模块总成局部断裂原因分析及改进

针对制动模块总成在进行冲击振动试验时出现局部断裂问题,建立了制动模块总成的有限元仿真模型,并进行了动态特性分析。结果表明:制动模块总成的一阶固有频率偏低,试验时在外界激励的作用下,制动控制箱体发生较大的振动使制动控制箱体安装吊耳处承受较大的交变应力。结构在交变应力的作用下出现裂纹而断裂。从调整制动模块总成刚度入手,在保证制动模块总成总质量不增加的前提下通过对框架进行改进,提高其抗弯刚度,改进后的制动模块总成经试验验证满足技术要求。     

200 km/h动力车驱动制动单元悬挂参数的研究

为了进一步改善200km/h轮对空心轴式动力车的性能,本文采用多刚体动力学软件SIMPACK建立了完整的动力学模型,分析了驱动制动单元车体端、构架端悬挂刚度和耦合减振器阻尼特性对驱动制动单元各向振动加速度和动力车平稳性能的影响,发现优化驱动制动单元悬挂参数可以改善其工作条件和整车性能,但对轮轨力影响不大。最后还比较了驱动制动单元不同悬挂刚度下主要部件的振动频率,计算结果的趋势与线路试验结果相吻合。     

制动夹钳单元传递效率的研究

制动夹钳单元是基础制动装置中作为制动力输出的重要部件,而传递效率是评估制动夹钳单元的重要指标。传递效率是紧急制动气压下的制动夹钳单元闸片推力与理论推力的比值。文章通过改善润滑措施、提高弹簧制造精度等措施,并经过极限温度环境下输出力试验、振动冲击工况下输出力试验验证,有效提升了制动夹钳单元在静态和动态环境下传递效率的准确性和稳定性。     

制动夹钳M16螺栓拧紧防松工艺优化

通过对制动夹钳M16螺栓松动原因进行分析,优化了夹钳本体螺栓的拧紧工艺,并通过拧紧方式对比验证了该防松工艺的可行性。     

中低速磁浮车辆制动夹钳单元设计研究

中低速磁浮车辆因其具有的悬浮特性,其机械制动形式与一般的城市轨道交通车辆不同。文章介绍2种国内中低速磁浮车辆用制动夹钳单元的结构和工作原理,并根据中低速磁浮车辆的特点及使用工况,对制动夹钳单元在运用过程中可能存在的风险及原因进行分析,从而提出制动夹钳单元的设计建议,为制动夹钳单元的设计与制造提供参考。     

基于振型耦合理论的机车制动颤振建模与仿真

机车车辆颤振现象出现于机车低速制动工况下,与制动过程的非线性制动力,机车车辆的动态结构特性及其相互作用有关。分析颤振现象的机理,基于振型耦合理论建立机车制动颤振现象的动力学模型,利用MATLAB/Simulink软件进行机车车辆颤振过程的动态特性仿真。理论分析和仿真结果表明:当系统阻尼高于一定数值时振动会消失;理论上通过改变材料增大阻尼,可以降低或消除系统的振动,但是改变制动系统材料要考虑到很多影响因素,实际工况不可行;因此,改变系统刚度k1,k2的差值和主振系统的刚度方向(α角),才是减小或消除机车车辆颤振现象的比较经济和直接的方法。     

紧凑式制动夹钳单元防偏摆机构设计分析

从机构设计原理、力学模型计算、极限工况校核等方面对紧凑式制动夹钳单元防偏摆机构进行了数据分析,深入介绍了防偏摆机构的设计过程,为紧凑式制动夹钳单元的国产化提供了设计依据.通过合理设计防偏摆机构,有效减轻制动夹钳单元在列车运行中产生的偏摆对行车安全的影响.     

北京机场线车辆液压制动夹钳的国产化研发

介绍北京机场线液压制动夹钳的结构组成、基本工作原理和主要功能,对液压制动夹钳主要部件进行力学性能理论分析和计算,并针对北京机场线原车液压制动夹钳在实际运行中存在的问题进行了设计优化。改进后的国产液压制动夹钳顺利通过例行试验、型式试验和疲劳试验,并在北京机场线车辆成功进行装车试验,为北京机场线国产制动系统的研制打下了坚实基础,并为机场线车辆液压制动夹钳的运用维护提供了保障。     

动车组制动夹钳结构设计及优化

其他制动形式失效的情况下,基础制动装置是动车组安全运营的唯一保障,故其性能和功能直接影响到制动系统状态。制动夹钳是制动夹钳单元主要受力部件,用于将制动夹钳单元安全可靠的吊挂在转向架上,并将制动缸的活塞推力放大一定的倍数后,转化为闸片正压力产生制动作用。因此制动夹钳对于列车制动的安全性和可靠性极为重要。利用有限元分析软件ANSYS,分析制动夹钳主要受力部件的受力特点,从而实现对制动夹钳结构进行优化,改善制动夹钳的受力状况,有效提高制动夹钳的使用寿命,进而降低运营成本。     

轨道刚度对车辆-轨道系统频率响应的影响

研究目的:目前,轨道刚度变化对车辆-轨道耦合系统频率响应的影响规律尚不明确,本文基于车辆-轨道耦合动力学理论,以既有提速线路为例,从频率角度,研究轨道刚度变化对车辆-轨道耦合系统振动响应的影响。研究结论:(1)轨道刚度的变化,对车体、转向架的振动影响较小,对轮对及轨道结构的振动影响较大;轨道刚度的增大,对27 Hz以下的低频振动基本无影响,27~70 Hz之间的中低频振动略有降低,100 Hz以上的中高频振动显著增大;(2)随扣件刚度的增大,轮轨力谱以及轮对、钢轨振动加速度谱的最大值均显著增大,且振动频率有向高频发展的趋势;(3)随道床刚度的增大,频率响应谱的最大值变化相对较小,轮轨力、轮对、钢轨和轨枕的振动频率向高频移动;(4)总体上看,扣件刚度对耦合系统振动响应的影响较大,在线路维修时应及时更换恶化的扣件系统,道床刚度变化的影响相对较小,其维修周期可适当延长;(5)该研究可指导轨道结构的优化设计以及轨道的养护维修。     

基于振型叠加法的制动夹钳动态冲击强度研究

针对静态分析无法完全满足制动夹钳动态冲击强度设计的问题,提出了一种基于振型叠加法的线性分析模型,通过模态试验的修正和振型阻尼比提取,修正后模型的仿真分析结果与冲击试验实测结果具有较好的匹配性。最后,利用该分析模型验证了制动夹钳的动态冲击强度可完全满足使用要求。     

径向转向架DF8B机车垂向异常振动分析

针对DF8B机车采用引进径向转向架技术后出现的垂向振动加速度超标问题,分析比较机车实测振动频率成份和悬挂系统的频率响应特性,通过对悬挂参数和转向架结构的分析,确定产生这一问题的根源在于转向架随动式制动装置的布置方式,当轮对受到线路轨缝垂向冲击激励时,该装置的摩擦副不能顺畅滑动,使一系垂向弹簧两端瞬间形成刚性连接,导致机车产生非正常垂向振动。由简化模型计算表明,在摩擦副的作用下,机车车体的垂向频率响应发生了变化,在6 Hz有一个响应峰值,这就使机车8.4 Hz的一阶垂弯振动较易激起,如果去掉该摩擦副,则试验中得到的8.4 Hz的较大响应可望消除。