車(chē)鉤緩沖裝置連掛沖擊模擬試驗(yàn)對(duì)比分析

馬 青 春

(中車(chē)長(zhǎng)春軌道客車(chē)股份有限公司 國(guó)家軌道客車(chē)工程研究中心車(chē)體研發(fā)部，吉林 長(zhǎng)春 130113)

現(xiàn)代車(chē)輛設(shè)計(jì)越來(lái)越重視整車(chē)的耐沖擊能力，所以在設(shè)計(jì)之前，對(duì)車(chē)鉤緩沖裝置進(jìn)行連掛模擬計(jì)算是必備的，但是對(duì)于模擬計(jì)算偏差卻難以準(zhǔn)確把握。本文將根據(jù)多個(gè)不同研究機(jī)構(gòu)對(duì)某地鐵車(chē)輛車(chē)鉤緩沖裝置連掛沖擊模擬計(jì)算和試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，得出車(chē)鉤連掛模擬分析與實(shí)際情況的偏差，并給出相關(guān)建議。

1 車(chē)鉤緩沖裝置連掛模擬計(jì)算

1列6輛編組列車(chē)分別以4 km/h、4.8 km/h、6.4 km/h的速度與施加停放制動(dòng)靜止的另外1列6輛編組列車(chē)進(jìn)行連掛。圖1為車(chē)輛和車(chē)鉤布置示意圖，圖1中全自動(dòng)車(chē)鉤和半永久車(chē)鉤緩沖裝置行程相同。

Mc.帶司機(jī)室動(dòng)車(chē)(重38 t)；Mn.不帶司機(jī)室動(dòng)車(chē)(重36 t)；*.全自動(dòng)車(chē)鉤；-.半永久車(chē)鉤。

研究機(jī)構(gòu)A和B分別以4 km/h、4.8 km/h、6.4 km/h的連掛速度實(shí)施車(chē)輛的連掛沖擊，車(chē)鉤緩沖裝置沖擊時(shí)的雙側(cè)緩沖器行程和峰值力理論模擬計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 不同研究機(jī)構(gòu)雙側(cè)緩沖器行程和峰值力模擬計(jì)算結(jié)果

由表1可以看出，對(duì)于同一模擬計(jì)算不同的研究機(jī)構(gòu)有一定偏差，行程模擬計(jì)算偏差較小，沖擊時(shí)個(gè)別峰值力偏差較大，總體平均偏差率分別為4.55%和5.03%。

2 試驗(yàn)

車(chē)鉤緩沖裝置緩沖器靜壓試驗(yàn)是型式試驗(yàn)必備的一項(xiàng)，其目的是驗(yàn)證緩沖器的靜態(tài)性能。車(chē)鉤緩沖裝置模擬計(jì)算的理論基礎(chǔ)通常來(lái)源于緩沖器靜壓試驗(yàn)或者動(dòng)態(tài)沖擊試驗(yàn)。

2.1 靜壓試驗(yàn)

研究機(jī)構(gòu)A試驗(yàn)得到的緩沖器峰值力為695 kN，行程為99 mm；研究機(jī)構(gòu)B試驗(yàn)測(cè)量的緩沖器峰值力為689 kN，行程為103 mm。試驗(yàn)結(jié)果表明，緩沖器峰值力偏差不大，基本符合理論預(yù)期。由于不同的緩沖器橡膠材質(zhì)有一定的物理特性差異，所以存在少許偏差是可以接受的。圖2為研究機(jī)構(gòu)A緩沖器靜壓試驗(yàn)結(jié)果。

圖2 研究機(jī)構(gòu)A緩沖器靜壓試驗(yàn)結(jié)果

2.2 落錘試驗(yàn)

最能夠反映車(chē)鉤緩沖裝置真實(shí)連掛沖擊性能的是車(chē)鉤動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。該試驗(yàn)?zāi)苄：四M計(jì)算的準(zhǔn)確性和偏差程度也是理論計(jì)算的基礎(chǔ)。研究機(jī)構(gòu)A和B落錘試驗(yàn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)如表2和表3所示。

由表2和表3可以看出，試驗(yàn)結(jié)果與理論模擬計(jì)算的總體平均偏差率為2.67%～11.05%。

表2 研究機(jī)構(gòu)A落錘試驗(yàn)結(jié)果

表3 研究機(jī)構(gòu)B落錘試驗(yàn)結(jié)果

3 偏差分析

圖3和圖4分別為研究機(jī)構(gòu)B模擬計(jì)算緩沖器行程和峰值力與實(shí)際落錘試驗(yàn)結(jié)果比較曲線。由圖3和圖4可以看出，緩沖器行程和峰值力的總體偏差率分別為5.7%和4.5%，曲線總體趨于線性，整體偏差不大。

圖3 行程模擬計(jì)算與實(shí)際落錘試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

圖4 峰值力模擬計(jì)算與實(shí)際落錘試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

通過(guò)對(duì)多家研究機(jī)構(gòu)模擬及試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，車(chē)鉤連掛沖擊計(jì)算結(jié)果與實(shí)際產(chǎn)品動(dòng)態(tài)性能存在一定的差異。研究機(jī)構(gòu)B的動(dòng)態(tài)落錘試驗(yàn)與模擬計(jì)算分析偏差較小，總體偏差率約為5%，模擬計(jì)算與實(shí)際沖擊性能更加接近，更加準(zhǔn)確。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，相同連掛速度下緩沖器行程和峰值力模擬計(jì)算偏差率通常為5%～15%，由于材質(zhì)原因，不同的緩沖器動(dòng)態(tài)落錘試驗(yàn)結(jié)果也會(huì)有所不同，所以緩沖器行程和峰值力偏差率考慮為10%以?xún)?nèi)比較合理。對(duì)于實(shí)際地鐵車(chē)輛連掛，建議考慮以低于模擬計(jì)算速度進(jìn)行連掛。再加上司機(jī)人為操作的誤差，所以偏差率要考慮到15%左右。

4 結(jié)束語(yǔ)

車(chē)鉤緩沖裝置連掛沖擊模擬計(jì)算是車(chē)輛及車(chē)鉤設(shè)計(jì)的一種有效的手段[1]，但目前還缺乏更多的試驗(yàn)和研究數(shù)據(jù)。本文對(duì)車(chē)鉤緩沖裝置連掛沖擊模擬計(jì)算與實(shí)際動(dòng)態(tài)試驗(yàn)存在的偏差進(jìn)行了初步分析，希望能對(duì)鐵路車(chē)輛設(shè)計(jì)加以驗(yàn)證，為探究車(chē)鉤緩沖裝置沖擊特性給予一定的借鑒和幫助。