关于地铁车辆车体找平方法的简析.doc

南京项目A型地铁车辆平衡性试验工艺优化方案 摘要：在A型地铁车辆实际生产过程,有一道车体平衡性试验,即四点称重工序。本文通过查阅相关标准并分析在生产过程中采集的大量数据，提出了具体、有效、科学的加垫方法,使得四点称重不再是靠经验来,而是通过科学的计算，得到最优的试验结果。此方案基本可以保证一次加垫成功，并对后续的八点称重试验产生积极的意义。 关键词：地铁车辆、四点称重、车体、平衡性试验、等效加垫 一、 引言: 轮(轴)重是地铁车辆的重要技术参数，各轮对重量分配是否均匀，直接影响到牵引力的发挥和牵引性能的优劣。因此，高性能的地铁车辆必须在设计制造过程中采取有效措施，将轮(轴)重偏差控制在较小的范围内。IEC 61 133标准和国标GB 7928—2003对轴重和轮重的要求是：车辆的轮重偏差不超过该轴平均轮重的±4％ ，轴重偏差不超过平均轴重的±2％。 地铁车辆设置两系弹簧悬挂，即一系弹簧和二系弹簧，从载荷传递和分布结构上看，车体重量通过二系弹簧直接作用在转向架上，因此4个二系弹簧支承点重量分布不均匀是车辆轮(轴)重分布不均的一个重要方面。为了控制整车的轮(轴)重偏差在标准规定的范围内，则必须调整车体重量分布。地铁车辆的整车调簧分为车体调簧和转向架调簧，车体调簧通过车体平衡性试验实现，转向架调簧通过调整紧急弹簧实现。 二、车体的平衡性试验 车体的平衡性试验,在地铁车辆生产厂俗称四点称重.目的是在落车前调整车体的重量分布,避免轮(轴)重分布超出标准。 车体平衡性试验的前提条件:车体必须已经完成所有设备的安装，如存在缺件情况，则必须配重以保证车体重心不发生偏移。配重数据是根据所有所缺设备的重量和其坐标位置计算出总的重量和坐标位置，然后用配重块将所需的重量放在已经计算出的总坐标位置上。 当车体满足平衡性试验的前提条件后, 地铁车辆生产厂采用四点称重的工装设备,在车体的四个承重点对车体进行称重.具体操作步骤如下: 1)架车.用4个移动式架车机把车体的4个承重点(空气弹簧接触面以上)放置在配备有重量传感器的平衡面上； 2)通过加垫片调整车体载重分布,使其符合标准要求。 三、车体建模分析 对车体简化,如图1所示,设车体的重量对称中心位置附近有的一个垂直向下的力P,车体为结构对称的刚体,四个承力点相互独立且相对于转向架对称分布，并简化成四个垂向刚度为K的弹簧,弹簧的压缩力即代表对应车轮的重量。 图1 简化的力学模型 1、2、3、4分别代表车体承力点的位置; P代表车体的重量对称中心位置附近的一个垂直向下的力; a代表垂直载荷作用点的Y坐标; b代表垂直载荷作用点的X坐标; K代表一个等效的垂向刚度; F代表对应位置处的受力; T代表一个加垫厚度. 通过有限元分析和理论分析[2],有如下结论: 载荷对称,即a=b=0时,:无论K1,K2,K3,K4如何变化,总有F1=F4,F2=F3,即轮重对称分布 (1) 载荷对称,在某一位置处加厚度为T的垫片,引起该处和对角处的重量增大KT/4,引起其它另外两处的重量减小KT/4. (2) 载荷不对称.即a≠0,b≠0.时,轮重不再具有对称分布规律;总是在载荷偏向的一侧轮重比较大,载荷偏离的一侧轮重比较小,而且平均载重误差与偏心量成正比; (3) 四、等效加垫法 4.1 在车体的组装时,车体由于设备重量分布不均匀或制造上的公差等原因会产生一定的扭曲变形,所以承载点的载荷一般体现为对角大或者低. 加垫调整的本质就是调整扭曲变形. 根据各个承载点的载重可以得出对角重量之和Dl和Dr,及Dl和Dr的差值△D: Dl=F1+F4 Dr=F2+F3 △D=Dr-Dl 由△D的定义可知,当△D=0时,一位端,二位端的载重差应是最均匀的时候.所以通过加垫使△D接近于0,是车体找平的关键. 根据结论(2),设T=1mm时,则引起的变化为K/4. (4) 可以推出对于车体某一个位置的加垫厚度为：c＝△D×4/K （5） 通过对南京1号线南延线（以下简称南延线）车辆车体称重的数据统计分析，得到K≈1440kg/mm