地铁车辆制动模块风缸卡带组成力学研究.doc

地铁车辆制动模块风缸卡带组成力学研究 　　摘要：根据地铁车辆制动模块风缸卡带组成的具体特点、使用环境、工艺过程等，着重探讨了风缸卡带组成的力学性能，分析了风缸卡带组成在设计使用过程中的受力特点及材料强度。通过分析验证了风缸卡带组成生产的可行性与使用的可靠性，保证了产品的质量。 关键词：地铁车辆、制动模块、风缸卡带组成、力学分析 中图分类号：U231 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（c）-0000-00 1前言： 随着轨道交通行业的发展，我国地铁交通线网规模正在不断扩大，投入运营的地铁交通车辆数也逐年增加，近几年地铁和轻轨的运营车辆数更是有了长足的发展，因此对车辆的速度、稳定性等性能的要求也在不断提高。车辆制动情形的好坏将决定地铁车辆能否安全运行，因此对地铁车辆制动模块有严格的标准。制动模块在设计组装过程中，通常要对各种部件进行不同的性能验证分析，包括理论分析和试验分析，其目的是验证制动模块正常工作的可靠性。而理论分析是整个分析过程的前提和基础环节，只有把理论分析做好了，才能使后续的工作顺利进行，因此对提高劳动效率和降低成本起着至关重要的作用。 2风缸卡带组成的特征及作用 1——螺母M16 2——弹垫 3——平垫 4——薄螺母M16 5——T型螺栓 6——挡块 7——铆钉 8——钢带 9——橡胶带 10——底架 11——尼龙垫块 12——制动风缸 风缸卡带组成的主要作用是用来固定和悬挂制动风缸的，使制动风缸在车辆的任何状态下都能牢牢地固定在安装架下，以减少车辆运行过程中的侧滚运动等，确保制动模块的正常工作，提高车辆运行安全性能。 3风缸卡带组成的设计要点 3.1风缸卡带能够确保装于车体上的设备的耐冲击振动性能均符合TB/1335-1996标准要求或IEC61373标准，应能承受车辆在联挂和正常运行时冲击和振动，能承受纵向方向的最大冲击加速度3g，垂直方向为2g，横向方向为1g的惯性力的作用。 3.2风缸位于车辆的底部，风缸的轴线与车辆的纵向平行，每个风缸都是用两条外层包有橡胶带的不锈钢卡带悬挂并紧压在垫有尼龙垫块的安装架下。通过卡带与尼龙垫块对风缸的拉力、压力及摩擦力将风缸牢牢地固定住。 3.3每个风缸的质量为55千克，每个卡带紧固螺栓的拧紧力矩为90牛顿·米。 4风缸卡带组成的力学性能分析 在车辆实际运行中，风缸卡带组成受力极其复杂，不是简单的只存在某一种应力状态，但是在进行强度校核的理论研究时，通常只能以某一种或某几种主要的应力状态为研究对象。因此对风缸卡带组成中的T型螺栓、铆钉、不锈钢带、橡胶带分别各自选取了几种主要应力状态进行分析。 4.1整体分析 T形螺栓（M16×110）所选用的的材质为1Cr18Ni9Ti，等级为8.8级，安装时的拧紧力矩为90牛顿·米。 预紧力的大小为： Fv ===28125 Fv——螺栓的预紧力（牛顿） T——螺栓拧紧力矩（牛顿·米） d——螺栓公称直径（米） 每个风缸由2条卡带固定，而每个卡带的两端各有1个T形螺栓，因此每个风缸受到卡带施加的总压力为： F0 =4 Fv=4×28125=112500 F0——卡带对风缸的总压力（牛顿） Fv——螺栓的预紧力（牛顿） 为了验证风缸卡带组成是否能够满足要求，通常需要假设一些特殊的极限条件，当这些条件满足时，其余条件都可以满足。 在车辆运行的过程中，当风缸受到垂直向下2g的最大冲击力时，其冲击力的大小为风缸所受重力的2倍，即2m风缸g=2×55×10=1100（单位：牛顿；g取10米/秒2）。而卡带对风缸的垂直向上的总压力为112500牛顿，大于2m风缸g。 由此得出结论：在风缸受到设计允许的冲击力时，每个风缸受到卡带施加的总压力始终保持在112500牛顿。 在车辆运行的过程中，当风缸受到垂直向下2g的最大冲击力时，此时风缸受到卡带和尼龙垫块的压力值为最小，即： Fmin=2F0-2m风缸g=2×112500-2×55×10=223900 Fmin——风缸受到卡带和尼龙垫块的最小压力（牛顿） F0——卡带对风缸的总压力（牛顿） m风缸——风缸的质量（千克） g——重力加速度（10米/秒2） 此时卡带和尼龙垫块对风缸所能提供的沿风缸轴向的最大静摩擦力为： f=μFmin=0.15×223900=33585 f——风缸受到卡带和尼龙垫块的压力为最小时，对风缸能够提供的最大静摩擦力（牛顿） μ——摩擦系数 Fmin——风缸受到卡带和尼龙垫块的最小压力（牛顿） 在上述条件下，如果风缸在