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1、動車組輪對踏面磨耗淺析及解決構(gòu)架振動措施研究摘要：高速動車組轉(zhuǎn)向架是車輛重要的走行部位，在高速度、高密度運(yùn)行一定里程后車輪圓周方向會出現(xiàn)不同程度的剝離進(jìn)而出現(xiàn)車輪多邊形引發(fā)輪、軌系統(tǒng)間的劇烈震動產(chǎn)生較大滾動噪聲，進(jìn)而影響旅客乘坐舒適性及檢修運(yùn)用成本，針對車輪多邊形現(xiàn)象提出了相??的解決措施。中國4/vie 關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向架；輪對踏面；轉(zhuǎn)臂；鏇修 中圖分類號：TU275.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A：1673-1069（2016）32-191-2 1車輪不圓順測試與分析 隨著高速動車組長線路、高密度的運(yùn)行，車輛車輪不圓化磨耗現(xiàn)象比較突出。
2、通過現(xiàn)場實(shí)測車輪踏面圓周不圓度，分析車輪不圓的分布特征，為研究車輪不圓對車輛動力學(xué)性能提供依據(jù)?！ ?.1車輪不圓度測試 BST車輪多邊形測試儀（或稱軌道車輛車輪粗糙度測量儀）是用于測量軌道車輛車輪的周向不平順，以獲得車輛車輪的平均直徑、車輪徑跳值和車輪不圓特征（即車輪不圓的階次）的儀器?！ ≡搩x器采用位移接觸式測量方法進(jìn)行測量，其滾輪和位移傳感器探針直接與被測車輪踏面垂直接觸；采用USB接口供電，并傳輸數(shù)據(jù)；采用專門的軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集及處理?！ ≤囕喆植诙鹊臏y試環(huán)境要求車輛靜止在檢修軌道上，輪對處于懸空狀態(tài)，可以自由轉(zhuǎn)動，B
3、ST車輪多邊形測試儀要求放在一個固定的平臺上，留出工作電源和試驗(yàn)人員適當(dāng)?shù)墓ぷ骺臻g?！ ST車輪多邊形測試儀測試時(shí)，測試點(diǎn)可位于車輪踏面輪緣向外60mm處?！ ?.2車輪不圓度測試結(jié)果分析 通過對軌道車輛車輪的不圓度測試數(shù)據(jù)分析得到車輪的階次、車輪徑跳統(tǒng)計(jì)值、粗糙度等。通常定義車輪多邊形：車輪多邊形是指車輪圓周方向存在規(guī)則的波浪形的形狀，工程常采用階次圖表示。車輪徑跳：車輪徑跳是指車輪一周中最大車輪直徑與最小直徑的差值，通常用其表征車輪不圓化的嚴(yán)重程度?！ ?輪對多邊形的形成機(jī)理 2.1輪對系統(tǒng)的自激振動頻率 將高速列車車
4、輪動多邊形問題考慮成由輪軌系統(tǒng)間的自激振動引起，車輪多邊形變數(shù)N=fz/fω，其中fz為系統(tǒng)自激振動頻率，fω為這輪轉(zhuǎn)動頻率?！ ∫袁F(xiàn)場測試發(fā)現(xiàn)的多階多邊形為例，當(dāng)車輛速度分別以200km/h、250km/h和300km/h時(shí)，系統(tǒng)自激振動頻率為fz=fω=Nv/（2∏.r） 式中：v=車輛運(yùn)行速度?！ 為車輪滾動圓半徑，當(dāng)車輪滾動圓半徑為0.43m時(shí)，車輪周期性不圓順引起的振動頻率見表1?！ ?.2輪軌異常振動機(jī)理 當(dāng)輪軌激勵大，激勵出轉(zhuǎn)向架固有模態(tài)的振動，激勵消失后振動快速衰減；當(dāng)輪軌持續(xù)激勵大且車輪轉(zhuǎn)速恒定，轉(zhuǎn)向架會按
5、固有模態(tài)頻率持續(xù)諧振；車輪旋轉(zhuǎn)過程中會疊加每秒N（N=車輪旋轉(zhuǎn)周長/諧振頻率波長）次的規(guī)律振動，從而形成車輪的N階多邊形?！ ⊥ㄟ^研究16至21階左右的輪對多邊形所對應(yīng)的系統(tǒng)自激振動頻率在460-617Hz之間與該轉(zhuǎn)向架的固有頻率580Hz接近，容易引發(fā)共振；同時(shí)當(dāng)輪對與鋼軌之間存在500Hz以上的高頻短時(shí)間接觸振動，來不及向上和軌下傳遞，會引起輪軌間的強(qiáng)烈沖擊，是輪對高階多邊形形成的原因之一。 2.3鋼軌波磨與輪對波長 鋼軌波磨是指鋼軌上表面出現(xiàn)規(guī)則的波浪形磨耗，表現(xiàn)為一高一低或一明一暗的光帶，即輪軌表面短波周期不平順 鋼
6、軌測試結(jié)果如圖2顯示存在80mm和160mm左右的波長以現(xiàn)場測試發(fā)現(xiàn)的20階多邊形為例，當(dāng)車輛速度分別以200km/h、250km/h和300km/h時(shí)，輪對波長=v/f=137mm與鋼軌波磨測試波長相接近。車輪多邊形波長與鋼軌波磨波長相同或相近易引發(fā)輪軌高頻共振，進(jìn)而形成論對多邊形?！ ?解決車輪多邊形引發(fā)構(gòu)架系統(tǒng)振動措施 3.1車輪踏面鏇修對構(gòu)架振動的緩解（圖3） 車輪踏面鏇修消除多邊形后構(gòu)架振動明顯減弱，掌握車輪多邊形的演變規(guī)律及時(shí)鏇修可以有效減緩構(gòu)架及車體振動。 3.2波磨鋼軌打磨對構(gòu)架振動的緩解 車體結(jié)構(gòu)局部或整
7、體模態(tài)靠近轉(zhuǎn)向架蛇行頻率是放大車體高頻振動的重要元素，通過修整振動區(qū)段的軌形：降低轉(zhuǎn)向架蛇行運(yùn)動幅值和頻率（圖4） 3.3降低高頻振動的傳遞，減少轉(zhuǎn)向架內(nèi)部耦合振動 降低高頻振動的耦合傳遞主要靠一系和二系懸掛裝置，由于現(xiàn)有車輛懸掛參數(shù)已經(jīng)非常適宜于降低高頻振動，所以改進(jìn)空間較??；但可以采用更換轉(zhuǎn)臂節(jié)點(diǎn)，有效衰減動車輪對-轉(zhuǎn)臂-構(gòu)架間異常振動傳遞以耦合，降低車輪多邊形的形成速率?！ 榆囖D(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)臂節(jié)點(diǎn)換新周期由240萬公里縮短到120萬公里，故障率高發(fā)的拖車轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)臂節(jié)點(diǎn)同時(shí)更換；進(jìn)一步確定轉(zhuǎn)向架相關(guān)減振部件的合理更換周期
8、車體結(jié)構(gòu)最低模態(tài)頻率對車體抖動的影響很大，應(yīng)該避免它與轉(zhuǎn)向架蛇行頻率放生耦合、產(chǎn)生共振。 3.4軌道系統(tǒng)的剛度應(yīng)適度 軌道剛度低，列車振動傳至軌下的響應(yīng)會降低，但車內(nèi)振動會增大；軌道剛度大，則列車振動傳至軌下的響應(yīng)會增大，但列車平穩(wěn)性會較好。減
