一种变刚度转臂节点设计及试验研究

设计了一种新型的适用于轨道车辆转向架的具有变刚度特性的轴箱转臂节点,它由橡胶主簧、橡胶辅簧和液压机构组成。介绍了该节点的设计原理,论述了主要构件的结构设计思路和参数计算方法。基于结构参数计算结果完成样件试制,动静态刚度试验结果验证了结构方案的合理性,样件实现了低频低刚度和高频高刚度的变刚度特性。所述结构方案和试验方法为液体橡胶复合减振技术在轨道车辆上的工程化应用奠定了理论基础。     

一种橡胶液体复合转臂节点低温性能试验研究

以新提出的采用橡胶液体复合方式设计的转向架转臂节点为研究对象,结合其变刚度工作原理,论述了橡胶材料和液体介质温变特性对其静动态性能的影响。试验结果表明:当橡胶液体复合转臂节点未注液体时,其低温静动态性能与传统橡胶转臂节点类似;低温状态下橡胶液体复合转臂节点的动态刚度会出现明显降低,但随着环境温度的回升或者车辆的持续运行,刚度会逐渐恢复到常温下的水平。所得研究结论对指导橡胶液体复合减振技术在轨道车辆上的工程化应用具有重要意义。     

轨道车辆液体橡胶复合转臂节点刚度性能试验研究

针对普通转臂节点刚度恒定的弱点,文章介绍一种适用于轨道车辆的新型变刚度液体橡胶复合转臂节点,重点对该型转臂节点的结构型式和工作原理进行论述,测试分析漏液和温度对液体橡胶复合转臂节点的静态刚度、动态刚度的影响。结果表明:漏液对液体橡胶复合转臂节点静态径向刚度特性影响较小,对动态径向刚度特性影响明显;温度对满液状态液体橡胶复合转臂节点动态径向刚度特性影响明显,对漏液状态液体橡胶复合转臂节点动态径向刚度特性影响不明显。相关研究为液体橡胶复合转臂节点的性能优化提供支撑,液体橡胶复合转臂节点的应用可进一步提升轨道车辆系统动力学性能,对于改善轮轨匹配关系具有重要意义。     

轨道预载对梯式轨道系统减振效果影响试验研究

插入损失是评价轨道减振效果的重要指标,与轨道所受荷载形式及测试环境密切相关。为分析轨道减振性能的室内试验中预载对动力响应及减振效果的影响,建立了简化的理论模型实现定性分析。同时,基于实验室定点锤击试验定量分析了预载值对条铺、点铺两种浮置梯式轨道减振效果的影响。研究结果表明:在整体刚度符合设计标准条件下,减振产品刚度越低其减振效果越好。施加预载会导致轨道减振元件刚度变化,显著改变系统的振动特性,降低减振轨道的工作频率。锤击荷载作用下,浮置梯式轨道系统的插入损失随着预载的增加而增大,当预载值达到一定程度后,Z振级插入损失趋于稳定。     

变刚度牵引球铰的特性研究及应用优化

介绍了变刚度牵引球铰的特点,并对典型变刚度牵引球铰进行了应用调研和故障分析,提出了一种变刚度牵引球铰的优化方向,验证了优化后新结构的可靠性。试验证表明:采用新结构是一种解决变刚度牵引球铰运行裂纹的可行方法,且在一定程度上大大地提高了产品的使用寿命,为后续球铰开发提供了新思路。     

钢轨扣件中橡胶部件动态特性模型的建立与研究

在不同工况下,对扣件的橡胶部件进行动态特性试验,得到简谐位移激励下扣件的力-位移曲线。通过试验曲线计算橡胶部件相应的动刚度、阻尼等动态特性参数。试验结果表明,在钢轨扣件工作的振幅和频率范围内,振幅对扣件橡胶部件的动态特性影响较为显著,频率次之。为了预测钢轨扣件橡胶部件复杂的力学特性,建立了适用于扣件系统的三力叠加模型,并采用最小二乘法对该模型的参数进行了识别。在此基础上,比较了特定工况下钢轨扣件橡胶部件的力-位移关系和理论模型。研究结果表明:该模型能够较好地吻合试验数据,并能反映扣件橡胶部件的幅值相关性和频率相关性。     

轴向组合式小径向/轴向刚度比橡胶球铰结构介绍

以一种地铁车辆用转臂定位节点为例,介绍了一种轴向组合式橡胶-金属球铰结构,此种结构的特点是径向/轴向刚度比小,橡胶预压缩简单可靠,刚度调节范围广,疲劳可靠性好.     

一种高速动车组用新型大径轴刚度比电机悬挂橡胶球铰的设计

详细介绍了一种径轴刚度比大于50的电机悬挂橡胶球铰的结构特点,通过有限元分析、试验和装车验证,此种结构能够满足大径轴刚度比的技术要求,承担电机的重量及电机工作时的反作用力,满足电机悬挂环境的高温耐受性,在球铰类产品中实现5层以上橡胶结构的应用。     

不同受力环境下的钢轨扣件减振橡胶动态特性

采用电液伺服试验机对钢轨扣件中橡胶材料受压为主和受剪为主提供弹性的2种减振橡胶的非线性动态特性进行试验研究。建立减振橡胶非线性动力学模型,运用最小二乘法进行参数识别,并进行模型有效性检验。利用建立的数学模型对各种工况的试验数据逐一拟合,得到2种扣件减振橡胶不同工况下的刚度和阻尼。刚度和阻尼的变化与振幅和频率密切相关;2种钢轨扣件减振橡胶的动态特性变化规律有一定相似性,但受压型扣件减振橡胶在刚度非线性程度、动刚度随振幅频率的变化率等方面均强于受剪型扣件减振橡胶,因此,在进行钢轨扣件的优化和创新设计过程中,应优先选用橡胶材料受剪切来提供弹性,以便实现不同载荷范围、不同振幅和频率条件下的刚度稳定性。     

城际铁路橡胶浮置板轨道动力特性理论试验研究

城际铁路沿线振动敏感区段多、减振要求较高，橡胶浮置板轨道以其良好的减振性能得到了广泛应用。为研究橡胶浮置板轨道结构动力学特性及其影响因素，建立车辆-橡胶浮置板轨道动力学模型，并开展室内落轴冲击试验，分别从理论与试验角度对橡胶浮置板轨道动力特性进行研究。主要结论如下：(1)橡胶浮置板轨道能够保证城际铁路平顺性要求，轨道结构位移、振动加速度等指标均满足标准要求；(2)城际铁路轨道振动基频在64 Hz附近，橡胶垫刚度越小，振动控制效果越好，刚度建议取0.019～0.042 N/mm³;(3)底座振动随车速呈线性增大，设计速度的提高对1～8 Hz及80 Hz以上振动有明显放大作用；(4)通过落轴试验证明，橡胶浮置板轨道在32～100 Hz频段内具有良好减振效果，可减小底座振动8 dB。     

轨道车辆抗侧滚扭杆力学性能试验设计与研究

针对轨道车辆抗侧滚扭杆力学性能试验的问题,分析了抗侧滚扭杆国内外技术标准,设计了一种新型的抗侧滚扭杆刚度和弹性试验方案,研究了不同试验方法对刚度、弹性、极限性能的影响。研究表明:试验设计合理,频率(速度)增加对刚度和极限性能的影响不明显,压缩或拉伸预载大小对弹性变形影响不明显,但正反向预加载次数增加,扭杆轴弹性变形变小,且弹性变形3种测量方式中百分表与角度仪测量结果基本一致。     

提速车辆转向架橡胶球铰刚度分析

根据提速客车转向架橡胶球铰的结构特点，结合橡胶的本构模型及相关系数，利用ABAQUS软件对其径向刚度、轴向刚度、偏转刚度和扭转刚度进行了分析，并将计算结果和试验结果进行了比较。结果表明：计算结果和试验结果具有较好的一致性，利用有限元分析能指导橡胶球铰及同类产品的结构设计。     

轨道车辆橡胶弹性元件胶料低温性能表征的研究与探讨

脆性温度是常用于表征橡胶胶料低温性能的参数，多个铁路行业标准中都采用了该参数。然而，轨道车辆橡胶弹性元件低温失效案例、试验研究结果都表明，该参数没有体现轨道车辆橡胶弹性元件胶料的结晶性，不能有效反映轨道车辆橡胶弹性元件胶料的低温性能好坏。根据参数测试原理和试验研究结果，低温压缩永久变形既能体现胶料的玻璃化转变温度高低又能体现胶料的结晶性大小，此参数既可以反映胶料的低温性能好坏，又能有效反映轨道车辆橡胶弹性元件低温性能的优劣。因此，本研究认为选择低温压缩永久变形表征轨道车辆橡胶弹性元件胶料的低温性能更恰当。     

轨道客车空气弹簧扭转试验台的设计及应用研究

对空气弹簧扭转刚度这一影响轨道车辆通过曲线的重要参数进行研究,简要分析了空气弹簧的结构原理,设计了一套空气弹簧扭转试验台。对试验台的结构与原理进行了介绍,利用该试验台研究了相同垂向载荷条件下不同扭转振幅,以及不同垂向载荷条件下相同扭转角度等工况对空气弹簧扭转刚度的影响,结果表明:在相同垂向载荷条件下,扭转刚度随扭转振幅增加而变小,在相同扭转角度条件下,扭转刚度随垂向载荷增加而变大。试验设计达到预期目的,相应研究成果可为空气弹簧的研发和试验参考。     

橡胶浮置板轨道垂向动力特性分析

根据浮置板轨道系统的结构特点及隔振原理,结合轮轨系统耦合动力学理论,建立了车辆—橡胶减振垫型浮置板轨道系统垂向耦合振动模型,以美国五级谱随机不平顺作为轮轨激励,计算了车辆和轨道系统的动力响应,并分析了减振垫面刚度对轨道结构动力特性及垂向力的传递特性的影响。计算表明,减振垫的面刚度对车辆系统的动力响应影响不大,但对轨道系统影响较大;随着面刚度的减小,传递到基础上的垂向力明显减低,而钢轨和浮置板的垂向变形会有所增大;在保证轨道系统稳定性的前提下,存在合理的较低的减振垫面刚度,使得减振效果最佳。     

磁浮式轨道振动俘能机理与试验研究

轨道振动俘能技术是回收利用列车通过时轨道振动产生的能量,为铁路监测设备提供电力供给。现有轨道振动俘能方式对轨道振动参量的要求与轨道运行实际工作状态不符,是制约其进入实用化阶段的瓶颈。本文介绍磁浮式非线性轨道振动换能器的设计、建模和试验验证,提出轨道振动-电磁耦合动力学模型,分析磁浮式非线性轨道振动换能系统的响应特性。研究结果表明:利用磁悬浮的非线性刚度特性可以实现宽频带能量收集;可以通过调节器件参数(线圈匝数、线圈几何形状及表面磁通密度等)来适应轨道小位移的振幅要求;轨道振动-电磁耦合动力学模型可计算车辆行经时轨道结构的发电能力,为电磁式轨道振动俘能装置的设计提供理论依据。     

橡胶浮置板无砟轨道过渡段动力学性能分析

无砟轨道过渡段刚度不连续,导致车辆和轨道结构系统动力学响应差别很大。针对这种情况,采用车辆—轨道系统动力学耦合模型分析方法,研究了设置橡胶浮置板无砟轨道过渡段对地铁车辆和轨道结构的动力学响应。算例结果表明,橡胶浮置板轨道过渡段的设置对地铁车辆和轨道系统产生较好的低动力响应,且使得轨面动位移变化平缓,同时降低了车体的振动加速度。     

轨道车辆一系橡胶弹簧寿命延长研究

为了解和掌握一系锥形橡胶弹簧这类轨道车辆关键部件在实际线路运行1个寿命周期(5年或60万km)后的真实变化情况,支撑后续该类部件寿命延长的研究及国产化,以某型轨道车辆用一系锥形橡胶弹簧为研究对象,通过对新造和实际线路运用满1个寿命周期的样品进行测试,获得了其关键性能数据和橡胶材料数据。试验结果显示,经过1个寿命周期运用后该型一系锥形橡胶弹簧外观、粘接性能良好,垂向、横向、纵向刚度均上升,压缩高下降,耐疲劳、耐老化性能下降。最后,根据实际变化情况,给出了研制国产化一系锥形橡胶弹簧的优化建议。     

考虑高分子材料频变特性的钢轨吸振器设计评价方法

高分子弹性材料是钢轨吸振器的组成之一,其刚度和阻尼参数具有频变特性。为探明该特性对吸振器的减振降噪效果的影响,以某款钢轨吸振器为例,首先对其刚度和阻尼参数进行科学测试和表征,然后基于车辆-轨道耦合动力学理论和边界元理论分别建立车辆-钢轨吸振器-轨道耦合动力学模型和钢轨辐射噪声计算模型,研究吸振器频变效应对抑制目标频率处振动和降低钢轨辐射噪声的影响。最后,基于以上研究,提出在钢轨吸振器参数选取时采用其固有频率处对应的刚度和阻尼参数来近似替代频变参数的方法并验证其准确性。研究结果表明：在宽频激励的作用下,钢轨吸振器的刚度和阻尼参数有明显的频变特性,若在进行吸振器的参数选取时采用低频常量参数,则会高估其在工作频率的减振和降噪效果达4 dB以上。分数阶Zener模型的参数K₀、K_∞、τ变化与钢轨吸振器的减振降噪效果呈正相关,其中,K_∞的影响最大,τ次之,K₀最弱,而分数阶数γ与钢轨吸振器的减振降噪效果呈负相关。与钢轨吸振器采用低频常量参数的设计方法相比,用吸振器固有频率处的常量刚度和阻尼参数近似替代频变参数...     

市域铁路轻型橡胶隔振垫减振轨道系统研究

研究目的:根据环评报告、城市规划及物业开发等相关要求,温州市域铁路S1线一期工程轨道采取分级减振措施,中等减振地段采用减振扣件,高等减振地段采用橡胶隔振垫。由于高等减振地段采用橡胶隔振垫减振轨道后,为保证橡胶隔振垫铺设及道床板纵横向限位,增设底座结构,造成轨道结构高度增加,桥梁二期恒载增大。为了减少对桥梁设计的影响,本文对轻型橡胶隔振垫减振轨道开展系统研究,建立有限元模型验证该结构满足高等减振要求。研究结论:(1)通过优化无砟轨道道床板及底座几何尺寸降低轨道结构高度,减少桥梁二期恒载;(2)对轻型橡胶隔振垫减振轨道限位结构开展受力分析,确保限位结构安全可靠;(3)建立轻型橡胶隔振垫减振轨道有限元模型,对橡胶隔振垫刚度进行分析计算,确定刚度取值,保证减振效果满足高等减振要求;(4)本研究成果对市域铁路轨道减振设计具有一定的参考意义。