一种用于轨道交通的金属丝网减振器、设计方法及系统技术方案

本发明专利技术属于减振元件振动数据控制与识别技术领域，公开了一种用于轨道交通的金属丝网减振器、设计方法及系统。利用限位桶和限位导柱相配合的结构，使金属丝网块在轨道交通工具实际运行时对由垂向激励载荷激发的振动进行抑制，以及满足轨道交通工具转向、启动和急停时的横向振动的缓冲，且利用金属丝网块在各自由度上的刚度不同适应轨道交通工具在不同自由度上的减振需求，利用金属丝网块的变刚度特性适应列车不同承载量条件下的振动控制需求。本发明专利技术简化减振器结构，减轻其重量，控制外部振动噪声，实现金属丝网地板减振器在列车垂向、横向和运行方向三个自由度上的双向减振以及适应轨道交通工具不同自由度振动载荷特性不同的特点。不同的特点。不同的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于轨道交通的金属丝网减振器、设计方法及系统


[0001]本专利技术属于减振元件振动数据控制与识别
，尤其涉及一种用于轨道交通的金属丝网减振器、设计方法及系统。

技术介绍

[0002]科学技术和我国交通事业的快速发展，使得轨道交通工具逐渐成为民众出行的主流选择。随着人们安全意识的提高，旅客对列车安全性、舒适性和可靠性的要求也越来越高，因而NVH即噪声、振动、行驶平顺性的性能也逐渐被用作评价轨道交通装备的性能指标。
[0003](1)橡胶地板减振器
[0004]目前在轨道交通领域，一般采用橡胶阻尼材料来制作轨道交通工具的地板减振器，这种材料兼具黏性和弹性，因其高阻尼、质量轻、工艺性好、造价低廉以及刚度和阻尼可调等优点，使其成为一些常规隔振设备的首选。常用的橡胶地板减振器是由支撑架、橡胶材料和固定板组成。其中支撑架和固定板材质一般为A701S
‑
T5(铝型材)，橡胶配方所用材料均为阻燃、低烟、无毒、低卤素物的非易燃材料或防火材料，胶料硬度约为70
±
3(ShoreA)。
[0005]橡胶地板减振器安装在车厢地板底部，支撑架上面安置的是浮筑地板，下面连接的是车厢底部的框架结构。地板主要使用的是铝蜂窝地板或者软木地板，减振器支撑架与地板采用粘结或者螺栓进行固定连接，固定板与框架结构进行螺栓连接固定。橡胶地板减振系统整体结构包括轨道交通工具车体以及地板减振系统。
[0006]列车在运行时，由于地理环境等外界因素的影响，车体会受到来自轮轨与轨道间的振动激励、环境的振动激励和车上乘客走动的振动激励等多方面的影响，这些载荷激励则通过橡胶地板减振器的作用进行削弱和衰减，同时还能够有效控制列车运行过程中的外部噪声，进而保障列车的平稳运行和乘客的舒适度要求。
[0007](2)金属丝网减振器
[0008]金属丝网减振器常用于航空航天、特种车辆装备等领域，金属丝网网块采用不锈钢金属丝经过选丝、绕丝、拉伸、编织和模压成型等工艺过程制作成型，其减振工作机理主要依靠金属丝之间的弹性应变、挤压和摩擦滑移来消耗和存储车体振动产生的能量，具有大阻尼、变刚度的减振性能。金属丝网材料可以耐高温、高压、高真空、超低温，在空间环境下不蒸发，不怕空间辐射和粒子的撞击，因而金属丝网减振器具有储存和使用寿命长，没有老化现象等特点。现有技术公开一种某装甲车辆上采用的金属丝网减振器(授权公告号CN 106134402 B)。
[0009]该减振器包括安装轴、盖、上网块、下网块、密封圈和座等部分，能够满足抗腐蚀、抗老化、抗冲击振动等性能要求。此外，该金属丝网减振器能够减缓发动机、离合器和变速箱等零部件相对车体的冲击振动，改善动力系统的工作环境，提高动力系统工作的可靠性和寿命。
[0010]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
[0011](1)橡胶地板减振器：橡胶地板减振器呈现线性刚度特性，其减振效果对于列车不
同承载量的适应性较差。在装车使用过程中，存在疲劳破坏、永久变形、难以满足高低温和抗老化、耐腐蚀要求等问题。因而，在使用过程中，需要定期检修其使用情况，如出现破坏需马上拆解车体进行更换，才能保证减振系统的稳定安全工作，其后期维护成本过高。此外，橡胶地板减振器的抗冲击载荷的能力稍弱。
[0012](2)金属丝网减振器：已有的金属丝网减振器结构过于复杂，重量过大，虽在减振、抗冲击性能方面有着不错的效果，但对噪声的控制较差。此外，轨道交通工具的地板系统会受到来自各个自由度的振动载荷，且各自由度的载荷特性并不一样，而传统的金属丝网块大多采用轴对称结构，从而使其各径向(横向)的承载刚度和阻尼特性是一致的，且单一网块只能在单向受压时起到减振作用，因此已有的金属丝网减振器在无法适应轨道交通工具运行过程中产生的振动载荷特点。同时，于轨道交通而言，该地板减振器有着严格的空间大小要求，即现有的金属丝网减振器外形尺寸、重量等方面无法满足实际需要。

技术实现思路

[0013]为克服相关技术中存在的问题，本专利技术公开实施例提供了一种用于轨道交通的金属丝网减振器、设计方法及系统。目的在于解决已有轨道交通领域的橡胶地板减振器所存在的问题，主要包括其起到减振作用的橡胶材料不具备变刚度、抗老化、抗高低温、耐腐蚀等能力，而已有的金属丝网减振器并不适用于轨道交通地板减振领域；目前还没有任何一个专利技术可以同时解决上述两方面的问题。
[0014]所述技术方案如下：一种用于轨道交通的金属丝网减振器，利用限位桶和限位导柱相配合的结构，对金属丝网块在轨道交通工具实际运行时的垂向往复载荷激励进行抑制，且满足轨道交通工具转向、启动和急停时的横向往复振动的缓冲，且利用非轴对称金属丝网块在各横向上的刚度不同适应轨道交通工具在不同自由度上的减振需求，同时，利用金属丝网块的变刚度特性适应列车不同承载量条件下的振动控制需求，也可消除共振现象的产生。
[0015]在一个实施例中，所述金属丝网块采用不锈钢金属丝材料加工制成。
[0016]在一个实施例中，所述用于轨道交通的金属丝网减振器还包括：底座、盖板，所述金属丝网块包括：第一金属丝网块、第二金属丝网块；
[0017]所述限位桶为两个，两个限位桶安装在底座内对称的两个孔上，并添料焊接一圈；
[0018]在底座内放置有第二金属丝网块，第二金属丝网块上部盖有盖板；
[0019]在底座底部上，限位桶左右两边分别放置有第一金属丝网块并通过限位导柱限位在限位桶内；
[0020]所述限位导柱为两个；两个限位导柱分别从底部穿过两个第一金属丝网块和限位桶；盖板与两个限位导柱通过铆接方式连接在一起。
[0021]在一个实施例中，所述底座两翼上的两个螺纹孔和盖板上的三个螺纹孔用于与外部装备主体的连接；
[0022]所述的用于轨道交通的金属丝网减振器安装在车厢地板底部，盖板上面安置浮筑地板，底座连接车厢底部的框架结构；浮筑地板使用铝蜂窝地板或者软木地板，盖板与浮筑地板采用粘结或者螺栓进行固定连接；所述底座、盖板、限位桶和限位导柱均采用金属材料机械加工而成，第一金属丝网块和第二金属丝网块采用金属丝经过选丝、绕丝、拉伸、编织
和模压成型等工艺过程制作而成。
[0023]本专利技术的另一目的在于提供一种用于轨道交通的金属丝网减振器的设计方法包括：
[0024]S1，模型建立：构建用于轨道交通的金属丝网减振器的力学模型和数学模型；
[0025]S2，载荷激励：轮轨与轨道间的激励；车上乘客的激励；以及外界环境因素的振动激励；
[0026]S3，基于步骤S1构建的力学模型和数学模型，以及步骤S2获得的载荷激励信息，进行用于轨道交通的金属丝网减振器的设计，包括金属丝网刚度和阻尼的设计，以及用于轨道交通的金属丝网减振器整体结构的设计；
[0027]S4，基于步骤S3设计的用于轨道交通的金属丝网减振器，进行减振器性能满足轨道交通地板减振系统要求的仿真实验，包括：列车垂向、横向和运行方向三个自本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于轨道交通的金属丝网减振器，其特征在于，该减振器利用限位桶(2)和限位导柱(4)相配合，对金属丝网块在轨道交通工具实际运行时的垂向往复载荷激励进行抑制，满足轨道交通工具转向、启动和急停时的横向往复振动的缓冲；利用金属丝网块在各自由度上的不同刚度，减小轨道交通工具在不同自由度上的振动响应，利用金属丝网块的变刚度特性适应列车不同承载量条件下的振动控制需求并消除共振现象。2.根据权利要求1所述的用于轨道交通的金属丝网减振器，其特征在于，所述金属丝网块采用不锈钢金属丝材料加工制成。3.根据权利要求1所述的用于轨道交通的金属丝网减振器，其特征在于，还包括：底座(1)、盖板(5)，所述金属丝网块包括：第一金属丝网块(3)和第二金属丝网块(6)；所述限位桶(2)为两个，两个限位桶(2)安装在底座(1)内对称的两个孔上；在底座(1)内放置有第二金属丝网块(6)，上述第二金属丝网块(6)上部盖有盖板(5)；所述限位桶(2)左右两边分别放置有第一金属丝网块(3)，所述第一金属丝网块(3)通过限位导柱(4)限位在限位桶(2)内；所述限位导柱(4)为两个；两个限位导柱(4)分别从底部穿过两个第一金属丝网块(3)和限位桶(2)，盖板(5)与两个限位导柱(4)通过铆接方式连接。4.根据权利要求3所述的用于轨道交通的金属丝网减振器，其特征在于，所述底座(1)两翼上的两个螺纹孔和盖板(5)上的三个螺纹孔用于与外部装备主体的连接；该减振器安装在车厢地板底部，所述盖板(5)上面安置浮筑地板，所述底座(1)下面连接车厢底部的框架结构；浮筑地板使用铝蜂窝地板或者软木地板，所述盖板(5)与浮筑地板采用粘结或者螺栓进行固定连接；所述底座(1)、盖板(5)、限位桶(2)和限位导柱(4)均采用金属材料机械加工而成，第一金属丝网块(3)和第二金属丝网块(6)采用的不锈钢金属丝经过选丝、绕丝、拉伸、编织和模压成型工艺制作而成。5.一种如权利要求1～4任意一项所述用于轨道交通的金属丝网减振器的设计方法，其特征在于，该设计方法包括：S1，模型建立：构建减振器的力学模型和数学模型；S2，载荷激励：轮轨与轨道间的激励，车上乘客的激励以及外界环境因素的振动激励；S3，基于步骤S1构建的力学模型和数学模型，以及步骤S2获得的载荷激励信息，进行减振器的设计，包括金属丝网刚度和阻尼的设计，以及用于减振器整体结构的设计；S4，基于步骤S3设计的减振器，进行减振器性能满足轨道交通地板减振系统要求的仿真实验，并通过高速列车金属丝网地板减振系统减振试验验证所设计减振器的可行性。6.根据权利要求5所述的设计方法，其特征在于，在步骤S1中，构建减振器的力学模型包括：设m为轨道交通列车减振主体的质量，k为弹簧线性系数，β为弹簧非线性系数，c为粘性阻尼系数，Y(t)为金属丝网网块滑移时的干摩擦力，x为轨道列车金属丝网地板减振系统的输出位移矢量；分析地板减振系统的受力且根据牛顿第二运动定律，列出系统的运动微分方程：其中，Y(t)＝k
s
·
x
s
，x
s
为开始滑移时的变形位移矢量，k
s
为滑移前的线性刚度；P(t)为轨道列车振动系统的载荷矢量，P(t)＝[S(t),S
u
(t),F(t)]，其中，S(t)为轨道不平顺载荷输入激励，S
u
(t)为横风作用下的载荷输入激励，F(t)为人连续行走载荷输入激励。
7.根据权利要求5所述的设计方法，其特征在于，在步骤S2中，所述轮轨与轨道间的激励、车上乘客的激励以及外界环境因素的振动激励包括：当轨道交通工具在运行过程中，来自轮轨与轨道间的不平顺振动激励，车内乘客的走动振动激励和外界环境因素的振动激励条件的作用下，列车的振动传递到地板减振系统上，金属丝网地板减振器通过内部金属丝网之间的弹性应变、挤压和摩擦滑移消耗和存储车体振动产生的能量；在车体上下垂向振动的过程中，限位桶(2)和限位导柱(4)配合的结构使第一金属丝网块(3)和第二金属丝网块(6)交替作用，第一金属丝网块(3)用于承受向上的拉载激励，使得拉载激励的振动响应减小；第二金属丝网块(6)用于承受向下的压载激励，使得压载激励的振动响应减小；在列车转向、启动或急停情况下...

【专利技术属性】
技术研发人员：张保成，熊志龙，赵波，张开升，王强，孙玉玺，朱雷威，赵龙，
申请(专利权)人：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：