地铁车辆一系钢弹簧中高频 动态特性分析

现场测试发现地铁车辆一系钢弹簧断裂失效与其运营中表现出的中高频动态特性有关。为研究地铁车辆一系钢弹簧的动态特性,对线路运行的车辆零部件进行动态行为测试,发现一系钢弹簧在中高频段的动态响应异常明显。通过建立一系内外圈钢弹簧的有限元模型,计算分析了钢弹簧在中高频段的固有模态特性、动刚度特性、弹簧动态应力分布特征和橡胶垫刚度对弹簧应力的影响。结果表明:安装状态下内外圈钢弹簧的一阶模态频率分别为58 Hz、52 Hz,其与调查线路钢轨主波长波磨的通过频率相近。在1～1000 Hz位移激励下,一系钢弹簧刚度大小存在频变特性,在钢弹簧固有频率附近发生突变。60 Hz位移激励条件下,钢弹簧出现共振现象时,动态响应最为明显;其动剪应力呈波浪形分布,内簧1.3圈内表面、外簧1.5圈内表面附近的动剪应力最大。钢弹簧动剪应力与橡胶垫刚度正相关,减小弹簧橡胶垫的刚度可降低弹簧动剪应力水平。