地铁车辆起动区段钢轨波磨成因分析

为研究地铁出站口附近直线起动区段钢轨波磨形成原因,利用有限元软件ABAQUS建立了三维实体轮对-轨道瞬态滚动接触模型,并结合现场实测,从时域和频域上对波磨现象进行了分析。研究结果表明：车辆起动过程中,车轮与钢轨表面接触带会产生准周期特性的滑移区域,且滑移区域中心之间的距离与实测波磨的波长范围接近,从而验证了模型的合理性和有效性;轮轨系统的不稳定摩擦自激振动是导致实测区段钢轨波磨产生的根本原因,正是由于轮轨蠕滑力“饱和-非饱和”的周期特性,最终促使了波磨的形成;钢轨和车轮的垂向振动加速度等级在160~230 Hz频率范围内均出现了峰值区域,且频率范围与实测波磨的特征频率范围174~198 Hz接近,这进一步说明钢轨波磨是轮轨系统摩擦自激振动引起的车轮-钢轨共振所产生;在忽略初始不平顺的前提下,钢轨表面的波磨会随着车轮运行次数的增加呈现线性增长趋势,因此适当地采取钢轨打磨以及轨面润滑等措施尤为重要。     

地铁线路钢轨波磨对车辆振动特性的影响

某地铁线路运营过程中,在通过波磨区段时车辆振动水平加剧,从而导致车辆的轴箱盖螺栓、一系悬挂弹簧等部件频繁发生疲劳断裂.为了研究钢轨波磨对车辆振动特性的影响,首先在车辆各主要部件上安装振动加速度传感器,然后在存在钢轨波磨的线路上开展车辆振动测试,根据获取的振动加速度数据来分析钢轨波磨、轨道结构及钢轨打磨前后条件下车辆轴箱、弹簧座、构架和车体地板的振动特性.结果表明:钢轨波磨对车辆轴箱、弹簧座和构架的振动影响较大,但对车体地板的振动影响不明显.轮轨系统振动在传递过程中,二系悬挂系统起到了较大的衰减振动能量的作用.当打磨后的钢轨波磨依然存在但波深显著降低的前提下,车辆轴箱和构架的振动水平显著降低,车体地板振动水平无明显变化.     

钢轨波磨对地铁车内噪声影响的试验研究

钢轨波磨问题在地铁日常运营中日益突出,这不仅会损伤钢轨,也会增大列车通过时的车内噪声,从而严重影响列车的乘坐舒适性。针对这一问题,以某地铁实际运营线路为研究对象,测试了某区段的钢轨波磨以及列车通过时的车内噪声,并对钢轨进行打磨后再次进行钢轨及噪声测试。通过对测试结果进行对比分析发现,该区段钢轨主波长为25mm及40mm的波磨较为严重,导致列车以65km/h通过时车内噪声在440Hz、710Hz附近幅值很大,列车通过钢轨波磨区段时司机室及客室内噪声A计权声压级明显增加,最大增幅可达20dB(A);打磨后钢轨表面波磨得到明显改善,400~800Hz范围内的轮轨噪声显著降低,司机室及客室噪声A计权声压级最大值显著降低,比打磨前分别降低了10.2dB(A)和11.3dB(A)。     

轮轨接触参数对钢轨波磨的影响

基于轮轨间蠕滑力饱和引起轮轨系统摩擦自激振动导致钢轨波磨的理论,建立由车轮-钢轨-轨枕组成的有限元模型,采用复特征值方法研究小半径曲线轨道低轨上轮轨接触参数对钢轨波磨的影响。结果表明:小半径曲线轨道低轨上轮轨间蠕滑力饱和可能导致钢轨波磨;轮轨接触角对波磨的波长及产生趋势几乎没有影响;轮轨牵引角对波磨的波长几乎没有影响,但对波磨的产生趋势有较大影响,随着牵引角的增大,产生波磨的趋势逐渐降低。研究表明:在小半径曲线轨道低轨上,牵引角随着曲线半径的减小而减小,系统发生摩擦自激振动的趋势增强,低轨上更容易出现波磨,这就是曲线半径越小钢轨波磨越严重的原因。     

钢轨打磨过程中打磨压力波动行为分析

钢轨打磨列车作业时存在一定打磨压力波动,从而影响打磨钢轨的表面不平顺。在考虑加载机构的运动行为及砂轮-钢轨接触行为的基础上,建立了打磨小车动力学分析模型,利用该模型研究了钢轨高低不平顺、打磨速度、钢轨波磨、打磨小车结构参数等因素对钢轨打磨压力波动的影响。结果表明:轨道高低不平顺是打磨压力产生波动的主要原因;提高打磨速度,打磨压力波动减小;特定的钢轨波磨波长会使打磨机构产生共振,导致打磨压力波动出现峰值;优化打磨小车一系定位刚度和打磨单元的轻量化有利于减小打磨压力波动,提高钢轨打磨作业的稳定性。     

地铁车辆轴箱吊耳断裂机理和试验研究

地铁车辆在正常运营过程中发生轴箱吊耳断裂问题,采用有限元分析方法和线路试验开展断裂机理研究,并对吊耳振动水平进行评估。通过分析振动激扰源和结构响应特性,确定断裂原因和提出解决方案并进行试验验证。仿真表明吊耳第一阶固有模态为横向弯曲,主频约260 Hz;吊耳根部内圆弧处为强度薄弱点,与现场裂纹位置吻合。试验表明轴箱体、吊耳振动水平与线路区间相关,钢轨波磨是导致车辆振动水平激增的主因,波长61.5 mm;钢轨波磨波长、车辆常用速度共同作用导致波磨频率在吊耳固有模态频带内,导致结构共振从而引发疲劳破坏,提出钢轨打磨、优化吊耳结构设计和使用管理条件等解决措施。开展钢轨打磨效果验证性试验,表明钢轨打磨可显著降低吊耳加速度水平,使结构应力降低50%以上,但部分线路仍存在轻微波磨,可根据车辆振动数据特征对波磨路段进行定位从而再次进行打磨。     

轮对辐板开孔对钢轨波磨的影响

基于轮轨间蠕滑力饱和引起轮轨系统摩擦自激振动从而导致钢轨波磨的理论,研究轮对辐板开孔对地铁小半径曲线钢轨波磨的影响,利用ABAQUS仿真软件分别建立无孔和开孔的轮对与钢轨、轨枕组成的有限元模型,采用复特征值方法研究辐板开孔距离、开孔大小和开孔个数对钢轨波磨的影响。结果表明:小半径曲线工况下饱和蠕滑力会导致钢轨波磨;辐板开孔距离对钢轨波磨的发生概率是有影响的,较小的开孔距离可以得到相对良好的稳定性;辐板开孔大小对钢轨波磨的发生概率影响较小;相比较无孔辐板和其他开孔个数辐板,辐板开4孔稳定性最好,可降低钢轨波磨的发生概率。     

钢轨打磨小车振动特性及其对打磨质量影响的研究

钢轨打磨小车是打磨列车进行打磨作业的主要执行机构,钢轨打磨小车工作时的振动状态会直接影响打磨质量。本文为探究钢轨打磨小车的振动特性及其对打磨质量的影响,分别在不同打磨速度和不同轨道波磨条件下进行了钢轨打磨小车的打磨实验,并对钢轨打磨小车在不同工况下的振动特性及打磨对钢轨不平顺质量的改善进行了现场测试。测试结果表明打磨小车在作业时的主要振动激励来源于砂轮与钢轨相互作用产生的振动,其频率与电机转子的旋转频率相同;随着打磨速度的增加,打磨小车各主要结构的振动幅值降低,且打磨后的钢轨不平顺质量有所提高;在具有波磨的轨道上进行打磨作业时,打磨小车各主要结构的振动幅值均高于在无波磨的轨道上打磨的幅值;当波磨的通过频率与打磨电机的激振频率吻合时,对钢轨打磨小车的振动和打磨后的钢轨不平顺质量均不利。     

[轮轨磨耗及预测]地铁直线轨道钢轨波磨影响参数研究

基于车辆轨道耦合动力学模型和钢轨材料摩擦磨损计算模型,分析了不同轨道结构参数和车辆运营速度对地铁直线轨道钢轨波磨发生和发展的影响。结果发现,对于不同的变量参数,轮轨接触斑内摩擦功率随时间的变化都具有一定的波动性,且摩擦功率整体波动幅度较为均匀。同时,摩擦功率1/3倍频程图分析结果表明,摩擦功率的特征频率主要集中在中低频范围。在主要特征频率处,扣件纵向刚度、纵向阻尼、横向阻尼和垂向阻尼对钢轨波磨的影响较小,扣件横向刚度、垂向刚度、扣件间距、轮轨摩擦因数和车辆运行速度对钢轨波磨的影响较大。扣件垂向刚度和扣件间距的变化会导致摩擦功率的特征频率发生偏移,主要特征频率从80 Hz偏移至100 Hz,从而导致对应波长的钢轨波磨,说明扣件垂向刚度和扣件间距对特定频率处钢轨波磨的产生和发展具有重要的影响。其余变量的增大并未导致摩擦功率的特征频率发生改变,表明其余变量不影响钢轨波磨的特征频率。     

地铁轨道曲线半径与钢轨波磨的相关性研究

现有地铁线路钢轨波磨80%以上出现在小半径曲线轨道内股钢轨上,而大半径曲线和小半径曲线外股钢轨几乎没有出现钢轨波磨。为了探索这一现象深层次的原因,基于摩擦自激振动导致钢轨波磨的机制,分别建立Simpack车辆多体动力学曲线通过模型和轮轨系统ABAQUS有限元摩擦自激振动模型,采用复特征值分析法对不同曲线半径轨道的钢轨波磨进行研究。结果表明:随着曲线轨道半径增大,摩擦自激振动产生的概率减小,即钢轨波磨发生概率下降,且钢轨波磨主要出现在低轨上而高轨较少;随着曲线半径增大,在曲线半径400~450 m范围内,轮轨蠕滑力逐渐由饱和状态变为不饱和状态;蠕滑力饱和时轮轨系统有可能出现摩擦自激振动,即产生钢轨波磨,当蠕滑力不饱和时,轮轨系统就不会出现摩擦自激振动,因而大概率不会发生钢轨波磨。     

热交换器布置方式对家用空调器噪声影响的理论分析

从理论上分析了热交换器布置方式对家用分体式空调器室内机所用横流风机系统的流场和声场的影响，说明了圆弧形为理想的布置方式；并对三种具有不同热交换器布置方式的横流风机系统的流场进行了二维数值模拟，结果与理论分析相吻合，较好的预测了家用分体式空调的内部流场。     

串列叶栅叶片周向相对位置对风机性能的影响

针对一款轴流式子午加速风机,利用数值模拟的方法,研究了串列动叶前后叶片在不同相对周向位置下的风机性能。通过分析得出了改变串列动叶前后叶片周向相对位置,可以降低风机的流量和压比,其调节效果相当于降低风机转速;且注意到串列动叶前后叶片周向相对位置,对风机稳定工作范围有较大影响,合理选择串列动叶前后叶片周向相对位置,可以有效扩大风机的稳定工作范围。     

集流器结构对多翼离心风机性能的影响

采用CFD方法对3种采用不同结构型式集流器的风机进行整机模拟计算,以考察集流器型式的变化对柜式空调用多翼离心风机内部流场以及风机整体性能的影响。第一种为出口截面直径小于叶轮内径的收敛型集流器,第二种为出口截面直径大于叶轮内径的收敛型集流器,第三种为出口截面直径大于叶轮内径的渐扩型集流器。研究表明,第一种集流器有助于提高叶轮对气流的利用率,并减小蜗壳内部侧的泄漏气流对主气流流动状态的影响;第三种集流器则有助于减小其背部的涡流区域;综合考虑上述因素,采用第二种集流器的风机具有最优性能。     

清扫车风机试制

介绍钢制铆接加焊接式风机叶轮,可有效将叶片与叶轮的焊缝从叶轮内部转移到叶轮表面,减少焊接难度,提高焊接质量,适用于钢制前片与后片间距较小的风机叶轮.这种叶轮内表面光滑,光洁较高,产生的风力阻力小,因而提高风机效率,节约能源,机件不易损坏,用以克服现有风机叶轮的不足.     

轴流风机叶片展向结构变化对性能影响的数值分析

基于电站风机裕量普遍较高的现象,本文以OB-84轴流风机为对象,采用Fluent模拟了叶顶切割和轮毂加粗后的风机性能,分析了2种改造方式对风机性能、内流特征及轴功率的影响。结果表明:体积流量qv≥33 m3/s时,叶轮改造后的全压和效率均随叶高减小而降低,但轮毂加粗后的风机性能优于叶顶切割情形;qv<33 m3/s时,2种改造方式均可使不稳定区变缓甚至消失;叶轮改造后动叶总压升系数小于原风机,但导叶扩压能力增强,且叶轮改造能改善中小流量下风机噪声特性;叶顶切割后,轴功率均小于原风机;在高于设计流量下,与原风机相比,轮毂加粗后的轴功率呈减小趋势,但叶顶切割方式的降幅更大。     

粮库谷物通风冷却风机的变频节能分析

粮库通风冷却风机的输出轴功率与转速的三次方成正比.因此,当粮库负荷减少时,可降低通风冷却风机的转速以减少能耗.其方法是,根据粮堆进、出气的温差值来控制变频器的频率,以控制风机电机转速.实践证明,风机变频调的节能效果明显.     

前向离心风机采用不等距叶片叶轮降噪的试验研究

为了降低T9-19No.4A前向离心风机的噪声,针对该风机设计了两个不同叶片间距的不等距叶片叶轮,并对原风机和两个改进后的风机进行了试验,对采用不等距叶片叶轮降低前向离心风机噪声进行了初步探索.试验结果和分析可供同行进行同类研究时参考.     

微穿孔消声器在小型高速离心风机中的应用研究

小型高速离心风机的特点是体积紧凑、压力高、转速高,广泛应用于各类要求较高的特殊领域。在实际应用中,除了必须满足气动性能要求外,首要问题就是风机噪声控制,而小型高速离心风机与常规风机噪声特点又有所差别,以高频噪声为主。本文针对小型高速离心风机噪声特点,根据马大猷教授提出的微穿孔消声理论设计了风机进口微穿孔消声器,对该微穿孔板消声器的降噪效果进行了测试,试验结果表明该微穿孔消声器可以有效降低风机噪声。     

价值工程在通风机改造中的应用

提出了利用价值工程来改造通风机的方法，指出了其实际价值及其存在的问题。从而认定此法是降低成本、提高产品主要性能的有效途径。     

地铁双向轴流风机频率优化的试验研究

为了降低地铁运行能耗,针对地铁大型双向轴流风机的频率特性进行试验研究。以南京地铁地下站中新街口和西安门站的轴流风机为试验研究对象,运用最小二乘法进行试验数据拟合,分别对送风机、排风机、和送排风机3种工况下的风机运行频率特性进行研究,重点考虑了风机风量、频率和轴功率三者相互之间的特性关系,并在此基础上提出了新式风机节能运行策略。最后利用STESS地铁热环境模拟软件对新运行策略进行能耗分析。结果表明:风机风量、频率和轴功率三者之间特性呈三次多项式拟合关系,并将此结论运用到地铁环控风机运行模式中,可实现地铁初期、近期、远期平均每年约节能20.76%。