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钢轨波磨对地铁车辆振动及构架动应力影响研究
| 论文题名： | 钢轨波磨对地铁车辆振动及构架动应力影响研究 |
| 关键词： | 钢轨波磨;车辆振动;加速度响应;构架动应力;地铁车辆 |
| 摘要： | 随着地下铁路快速发展，地铁线路出现了一系列的钢轨波浪形磨损现象。钢轨波磨可能引起轮轨系统激烈振动，过大的冲击加速度还可能造成螺栓松动、电机振动加剧、轴承提前破损甚至发生关键零部件瞬间冲击断裂。这对车辆运用成本和安全带来了巨大风险;另外，过大的振动和轮轨尖啸噪声影响了旅客乘座舒适性。 有鉴于此，本文首先介绍了课题的研究背景以及发展现状，明确了研究方法及目标;然后从车辆运用安全性的角度出发，一方面引入柔性化构架，在建立刚柔耦合车辆系统动力学模型基础上，加入合适的轨道激励，采用数值计算方法获得钢轨波磨与车辆各部位振动加速度及构架关键部位动应力的对应关系，分析不同轨道激励和速度对车辆各部位垂向振动和构架动应力的影响。另一方面采用现场试验方式，测试车辆各部位垂向加速度和关键受力部位动应力，并与数值计算结果进行对比分析，获得钢轨波磨激励对车辆各部位垂向加速度以及构架动应力影响特性。 本文通过有限元软件ANSYS以及动力学仿真软件SIMPACK的有效结合，完成了刚-柔耦合的车辆系统动力学分析，研究结果表明:钢轨波磨对轴箱等小部件垂向振动影响非常显著，对构架垂向振动影响也很明显，并且钢轨波磨波深增大，垂向振动明显增强;波磨对车体垂向振动和构架侧梁动应力的主要影响是叠加了很多小幅值高频次的加速度或者动应力，但对其最值或幅值影响不明显;在50mm波长的波磨与四级谱共同作用下，轴箱以及构架垂向振动加速度最值在车辆行驶速度达到18m/s之前会随速度提高而不断增大，但于18m/s之后相对达到稳定;车体垂向振动加速度最值以及构架侧梁动应力幅值则会随着速度的增大一直增大。通过数值计算与实测数据对比，得出最终结论:波磨对轴箱及构架垂向振动影响显著，对车体垂向振动和构架侧梁动应力幅值影响不大。 本文借助现场测试和理论分析手段，全面地评估钢轨波磨对车辆关键部位的垂向振动以及构架动应力的影响，不仅有利于全面认识波磨对车辆影响的本质和特征，而且对保证车辆运用安全和有效地降低运营成本等，均具有重要的意义。这也为以后使用仿真手段研究钢轨波磨问题提供了新的思路和方法。 |
| 作者： | 王申义 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 任尊松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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