多工況融合電機(jī)械制動關(guān)鍵部件疲勞壽命分析

吳楊帆，吳萌嶺，田 春，陳 超

（同濟(jì)大學(xué)鐵道與城市軌道交通研究院，上海 201800）

0 引言

軌道車輛運(yùn)行過程中，存在軌道不平順等振動原因，因此疲勞現(xiàn)象在軌道交通領(lǐng)域特別是構(gòu)架、車體等較為容易發(fā)生[1]。地鐵和傳統(tǒng)的交通工具相比，具備運(yùn)量大、速度快、準(zhǔn)時性高、保護(hù)環(huán)境、減少污染等優(yōu)點(diǎn)，地鐵車輛的運(yùn)營有利于緩解城市交通擁堵問題。但地鐵站距較短，作為城市公共交通工具，其兩站間運(yùn)行距離一般為1～2 km，并且地鐵車輛運(yùn)行過程中牽引、制動工況轉(zhuǎn)換頻繁，因此對驅(qū)動系統(tǒng)和制動系統(tǒng)性能要求比較苛刻，起動和制動過程要做到快速、平穩(wěn)、舒適度高。

電機(jī)械制動系統(tǒng)最初是在航空領(lǐng)域提出的一種制動方式。其利用制動線控系統(tǒng)代替復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，提高了飛機(jī)制動的可靠性，也改善了制動系統(tǒng)的布局[2-3]，在軌道交通領(lǐng)域中，電機(jī)械制動系統(tǒng)的研究尚處于起步階段[4-5]。

目前國際上主流用來對隨機(jī)載荷進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的計數(shù)理論包括雨流計數(shù)法、范圍對法和單參數(shù)計數(shù)法等。雨流計數(shù)法保留了疲勞載荷本身固有的屬性，同時考慮幅值和均值兩個變量對疲勞損傷的貢獻(xiàn)，對復(fù)雜工況下的振動進(jìn)行了簡化，因此廣泛應(yīng)用于隨機(jī)振動的疲勞壽命計算[6-7]。振動疲勞現(xiàn)象在軌道交通領(lǐng)域，特別是構(gòu)架、車輪、車體中十分常見，不少專家將雨流計數(shù)法運(yùn)用到軌道交通的疲勞損傷計算中[8-9]。因此本文通過Mat?lab/Simpack聯(lián)合仿真獲取電機(jī)械制動單元受到的多工況融合時間-載荷歷程，采用雨流計數(shù)法進(jìn)行幅值均值統(tǒng)計，根據(jù)Conover系數(shù)分級處理載荷譜，運(yùn)用Miner理論的計算多工況融合下的絲桿服役壽命?！?br>