地鐵車輛一系鋼彈簧中高頻動態特性分析
摘要：現場測試發現地鐵車輛一系鋼彈簧斷裂失效與其運營中表現出的中高頻動態特性有關。為研究地鐵車輛一系鋼彈簧的動態特性,對線路運行的車輛零部件進行動態行為測試,發現一系鋼彈簧在中高頻段的動態響應異常明顯。通過建立一系內外圈鋼彈簧的有限元模型,計算分析了鋼彈簧在中高頻段的固有模態特性、動剛度特性、彈簧動態應力分布特征和橡膠墊剛度對彈簧應力的影響。結果表明:安裝狀態下內外圈鋼彈簧的一階模態頻率分別為58Hz、52Hz,其與調查線路鋼軌主波長波磨的通過頻率相近。在1~1000Hz位移激勵下,一系鋼彈簧剛度大小存在頻變特性,在鋼彈簧固有頻率附近發生突變。60Hz位移激勵條件下,鋼彈簧出現共振現象時,動態響應最為明顯;其動剪應力呈波浪形分布,內簧1.3圈內表面、外簧1.5圈內表面附近的動剪應力最大。鋼彈簧動剪應力與橡膠墊剛度正相關,減小彈簧橡膠墊的剛度可降低彈簧動剪應力水平。
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