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车轮非圆化对地铁车辆振动的影响研究

更新时间:2009-03-28

车轮非圆化指的是铁路车辆车轮名义滚动圆出现不均匀磨耗的一种现象[1],普遍出现在地铁、城轨和高速铁路等运营车辆较固定的专用铁路中。它是铁路界有关轮轨关系方面研究难以彻底解决的问题之一,其形成和发展机理尚不明确[2-3]。随着列车运营速度的提升和运营里程的增加,轮轨之间的相互作用不断增强,轮轨关系越发复杂,车轮磨耗不断加剧,车轮会表现出非圆化特性。当车轮非圆化特性越来越明显时,列车运行过程中的轮轨冲击作用增大,会引起车辆振动[4-5]和噪声加大,降低乘坐舒适性[6];严重情况下甚至对轨道和车辆系统零部件如轨枕、钢轨、轮对和轴承等产生损伤,增加运营维护费用,危害行车安全。

针对这一问题,NIELSEN等[7]发表综述文章对车轮多边形磨耗的研究现状、产生机理以及防止措施进行总结;韩光旭等[8]通过对高速动车组进行跟踪测试以探究车轮非圆化水平对车内振动的影响。本文针对国内某型地铁列车出现的振动过大现象,对车轮非圆化磨耗和列车关键部件振动加速度进行了测试,系统地分析了车轮镟修前后车轮非圆化磨耗的径跳值大小和阶次分布,得到了轴箱、构架及地板的振动响应及列车平稳性指标,并通过对车轮镟修前后轴箱振动加速度进行时频分析,探究车轮非圆化阶次对地铁车辆振动频率的影响。

1 车轮非圆化测试及分析

本文采取机械接触式测量方法对车轮非圆化进行了测试,采用德国BBM公司生产的M|wheel型号车轮粗糙度测试仪(传感器精度0.1μm,传感器位移12mm,车轮转动扫描间距1mm),测试现场如图1所示。

听周老相公这么说,大家都不相信,凭驮子这样的人,会对孩子小气?不可能的事!后来还真有好事的人去问驮子有没有这么回事,一是不管怎么样,我们岭北人还是喜欢大方点的人;二是他们不相信驮子这么好的人会这么做,连作业本都舍不得给驮子买。

  

图1 车轮非圆化测试现场

测试时需要用液压千斤顶将车轴两侧轴箱抬起,并缓解车轮制动装置,使车轮可绕车轴中心自由旋转。测试仪固定在钢轨上方,位移传感器1探头与车轮表面垂直接触,用于采集车轮径向跳动位移信息,测试位置为车轮名义滚动圆位置处(距离轮缘70mm)。传感器2与车轮紧贴并随车轮一起转动,用于记录车轮的周长信息,以确定传感器1所采集的非圆化的相位信息。

车轮旋转一周,传感器1采集车轮的非圆化数据为车轮各位置处的半径波动量。规定车轮平均半径幅值为0,在非圆化幅值图上,大于平均半径时标为正值,小于则为负值,其大小表示车轮半径偏离平均半径的程度。为直观表示车轮非圆化的特征,非圆化幅值图通常用极坐标表示。图2为该列车镟修前非圆化测试结果的极坐标幅值图。

  

图2 镟修前车轮非圆化极坐标幅值图

由图2可以看出,镟修前车轮表面最大幅值与最小幅值相差0.492mm。根据目前车轮车削加工精度及现场运营经验,径跳值不超过0.1mm的车轮服役状态良好,一般为新轮或新镟修车轮;0.1mm~0.2mm表示车轮状态一般;0.3mm以上则表示车轮状态差,需要马上进行镟修。该列车轮径跳超出0.3mm,由此判断车轮状态较差。

理论研究中经常用对数形式的车轮非圆化等级表示车轮非圆化特征,定义如公式(1)所示,单位为dB。

 

(1)

由图5可以看出,镟修后车轮表面最大幅值与最小幅值相差0.046mm,不超过0.1mm,车轮状态良好。由图6可以看出,镟修后车轮7阶的非圆化特征消失并且阶次不明显。

列车运行平稳性指标W按照下式计算:

(2)

式中:k =-10,-9,…,14,15。通过HHT黄变换,同时参考轮轨接触滤波,将图2中车轮周向不平顺测试数据换算到波数域上,可以得到如图3所示的车轮非圆化阶次图。与图2中车轮轮廓明显存在的7个花瓣相对应,镟修前车轮显著表现出7阶的非圆化特征。

  

图3 镟修前车轮非圆化阶次图

在列车关键部件(轴箱、构架、地板)位置处安

  

图4 镟修前后车轮表面质量

  

图5 镟修后车轮非圆化极坐标幅值图

式中:为车轮非圆化外形粗糙度r(x)的均方值在1/3倍频程k中进行量化;参考值rref取1μm。频带中心波长为

2 车辆振动测试及分析

采用不落轮镟床对车轮进行镟修,镟修前后车轮表面质量对比如图4所示。对镟修后的车轮再次进行非圆化测试,得到的车轮非圆化极坐标幅值图和阶次图如图5和6所示。

  

图6 镟修后车轮非圆化阶次图

装加速度计,如图7所示。其中地板测点按照GB5599—1985《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》中规定的列车平稳性测点位置,安装在后部转向架右侧地板面(距离转向架中心1m)。为提高测试精度,轴箱测点采用北智J13510型加速度计(量程±125g),构架测点采用北智J14533型加速度计(量程±50g),地板测点采用日本共和AS-2GB型加速度计(量程±2g)。数据采集装置采用丹麦B&K LAN-XI数据采集仪。为防止信号干扰,采用了具有屏蔽层的信号线。列车在正线上运营时,分别采集车轮镟修前后各测点的振动加速度信号,数据采集方向为横向和垂向。

  

图7 车辆振动测点布置

镟修前后轴箱、构架测点横向和垂向振动加速度均方根值(RMS值)见表1。

 

1 振动加速度均方根值对比 m/s2

  

车轮镟修前车轮镟修后横向垂向横向垂向轴箱测点23.222.314.113.6构架测点7.176.143.753.21

由表1可知,镟修后轴箱和构架的振动加速度均方根值都显著降低,反映出各测点振动能量水平减弱。其中轴箱测点振动加速度均方根值降低37.9%,构架测点降低47.7%。

地铁列车在全线13个区间内运行时,采集得到地板测点镟修前后全程加速度时域信号对比图,如图8所示。可以看出,镟修后地板的横向和垂向振动都减弱,其中横向振动减少更明显,最大幅值在个别区段减少50%以上。

  

图8 地板镟修前后时域信号对比

λk=0.01×10k/10

 

(3)

式中:A为振动加速度,g;f为振动频率,Hz;F(f)为频率修正系数。

对图8所示地板振动加速度信号按照公式(3)计算平稳性,得到镟修前后平稳性指标分别如图9、图10所示。通过对镟修前后平稳性指标进行对比,发现镟修前平稳性近乎一半在2.0以上,镟修后平稳性几乎全部在2.0以下,平稳性明显改善。

在前文中,我们根据现有相关理论及实证研究结果推断,金融摩擦本身会对民间固定资产投资增速形成负面效应。但表5报告的模型1和模型2的估计结果都显示,金融摩擦变量Ffri及其交叉项Epu×Irr×Ffri对民间投资增速Pinv的偏效应均为正。这与理论推断结论不符。导致这种不符合理论预期的估计结果出现的一种可能,是金融摩擦在其不同取值区间对民间投资增速的作用方向并不一致。为了验证金融摩擦与民间投资增速之间的非线性效应是否存在,我们以金融摩擦变量及其交叉项作为门限变量,设定以下门限面板回归模型:

  

图9 镟修前平稳性指标

为探究车轮非圆化阶次对车辆振动的频率影响规律,对轴箱测点处振动加速度进行时频特性分析,如图11所示。图中,左侧纵轴表示列车在某区段110s内运行的历程时间(在0~110s内列车先加速到70km/h,匀速行驶一段时间,然后再减速),横轴表示振动频率,颜色深浅表示加速度幅值大小。为方便镟修前后对比,图中采取相同的色标尺度(0~5m/s2)。

减压和CO2处理对金瓶柿脱涩保脆效果的影响………… 张雪丹,杨娟侠,木志杰,辛 力,刘 涛,孙 山,王 丹,王传增(118)

  

图10 镟修后平稳性指标

  

图11 镟修前后轴箱振动时频特性

根据图11,镟修前轴箱测点加速度幅值呈现出明显的随时间历程变化的特征,表明轴箱振动包含随车速变化的转频成分。这是由于列车行驶时旋转的车轮存在非圆化磨耗而导致。车轮不同阶次的非圆化磨耗产生不同频率的振动,因此振动加速度时频图呈现出带状的波浪形条纹。可以发现,在车速70km/h时间段内,轴箱在52Hz左右处加速度幅值最大。

古诗文的创造不是凭空产生的,它们都有一定的历史寓意,或许是在一个特定的历史环境或许是要纪念某人某物。因此,教师在讲解古诗词的时候,应该提前对古诗文的创作背景做详细了解,了解当时的背景,发生了什么事情,作者写这篇古诗文的寓意是什么。这些事情都应该一清二楚,尤其是在讲解某一典故或者英雄事迹的时候,更应该要对此展开有针对性的教学。并在讲解过程中引入传统文化,加深学生对传统文化的领悟能力。

车轮非圆化磨耗产生的轮轨激励频率fw计算公式如下:

 

(4)

1)车轮镟修前非圆化磨耗径跳值达到0.492mm,车轮状态较差,并且显著表现出7阶的非圆化特征;车轮镟修后非圆化磨耗径跳值为0.046mm,7阶的非圆化特征消失且阶次不明显,车轮状态良好。

为保证技术改造合理性、可行性,经技术研究与探讨,确定采用生物土壤除臭工艺,利用渗沥液现有场地进行改造,首先对一、二期A/O系统的O池安装玻璃钢盖板密封,臭气收集后经管道输送至生物土壤滤池进行除臭处理,工程总投资185万元,该项目分为2套处理系统,渗沥液一期1套、渗沥液二期1套,项目建设充分利用渗沥液区域现有场地,布局合理,生物土壤滤池表面种植绿化,既满足除臭工艺处理要求,同时达到环境美化要求。

由公式(4)可以计算出列车70km/h运行时最大振动频率52Hz左右所对应的车轮非圆化阶次为7阶(车轮直径840mm),与车轮非圆化测试结果相吻合。

4)镟修前轴箱振动加速度呈现出明显的随速度变化的转频成分,在车速70km/h时间段内,轴箱在52Hz左右处加速度幅值最大,对应车轮非圆化阶次为7阶,与非圆化测试结果吻合。车轮镟修后轴箱振动加速度幅值有了明显的衰减,转频成分也基本消失。

3 结束语

本文针对国内某地铁线路实际运营中出现的车辆振动过大问题,通过车轮非圆化测试和列车关键部件振动加速度测试,得到了镟修前后车轮非圆化磨耗的径跳值和非圆化阶次,以及相应的轴箱、构架、地板振动响应和列车平稳性指标,并通过对车轮镟修前后轴箱振动加速度进行时频分析,得到了车轮非圆化阶次对地铁车辆振动频率的影响规律。研究发现:

式中:v为车速,km/h;N为车轮非圆化磨耗的阶次;D为车轮直径,mm。

2)车轮镟修后轴箱和构架的振动加速度均方根值比镟修前显著降低,其中轴箱、构架测点振动加速度均方根值分别降低37.9% 、47.7%。地板的横向和垂向振动都得到显著降低,其中横向振动减少更明显,最大幅值在个别区段减少50%以上。

半路上,他看到了秀容月明,秀容月明浑身是血,那些血,有他自己的,也有胡人的。蒋春猪没等下马就哭了。元帅却笑话他,你看你都多大了,还哭鼻子?这要传出去,你媳妇都找不着!

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3)镟轮前列车运行全程平稳性指标近乎一半在2.0以上,镟轮后几乎全部在2.0以下,平稳性得到明显改善。

今天,越来越多的教师已经使用很多的活动性(实践性)与发现性的学习经历。值得一提的是,在此基础上,教师可以提供更自我主导的学习,进一步提升学习成效。在大学中,本科、硕士与博士的主要分别便是越来越迈向学生自我主导,从本科的课外自学,到硕士的比较大型的论文,到哲学博士(Ph.D)百分百自学式的研究及论文、不用上课,自我主导的学习越来越重要。

经过镟修后,车轮的非圆化磨耗径跳值显著降低,车轮7阶的非圆化特征消失,并且阶次不明显,因此轴箱振动加速度幅值有了明显的衰减,转频成分也基本消失。

问卷结果显示,股份制银行和城市商业银行对小微企业的贷款利率普遍高于国有银行。其中,五大商业银行的平均利率为基准利率上浮26.91%,但较低的风险容忍度导致放贷率偏低。较之于五大商业银行,股份制银行与城市商业银行具有较高的风险容忍度,对于小微企业信贷的参与力度和积极性均较高,但其平均利率为基准利率上浮75.47%。这在一定程度上反映出,我国商业银行普遍将小微企业信贷视为高风险的业务,索要较高的利率以覆盖潜在的风险,甚至出现“一刀切”的现象,并未施行差别化的贷款定价,有待建立合理的小微企业信贷风险定价机制。

本文以车轮非圆化测试和车辆振动测试为手段,探究了车轮非圆化磨耗对车辆振动的影响,验证了车轮镟修对改善车辆振动的显著作用,为地铁实际运营提供了参考依据。

参考文献

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在实际工作过程中,竖向预应力一般采取螺纹钢筋模式,螺纹钢筋主要控制在25mm之内。实际施工过程中,需要对钢筋进行铁皮管保护工作,埋设铁皮管,将预应力钢筋插入其中,再采用螺丝固定,保障预应力钢筋始终处于密封稳定的状态中,减少漏浆情况的产生。另一方面,通过控制张拉端,在张拉端的末端对钢筋进行控制。预应力钢筋在下料过程中,首先需要采取砂轮对钢筋进行切割,避免电焊方式可能造成的损坏。大多数情况下,油表误差需要控制在2%以内,伸张量的误差不能超过1%,生长量的测量数据需要根据千斤顶上的转动表进行最终数值的确定。

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廖:阴阳互根、福祸相倚,中国传统文化中的道家哲学思想,在我身上得到了充分的体现.没有现代自然科学的系统学习,使得我能够较为容易地理解中国传统医学的理论;不如意的现实生活状况,逼迫一个只有小学文化水平的人,在公布“恢复高考”后的一个月时间中,拿下了“跳龙门”所必须掌握的知识;正规的医学院校教育,使得两种截然不同的医学知识体系在我头脑中冲突、碰撞,归于理解;毕业后没有去作医生,而是改治自己原本最不喜欢的历史,又为理解传统医学增添了新的视角.

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张凯轩,周劲松,宫岛,杨陈
《机械设计与制造工程》2018年第04期文献

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