高速列车用橡胶减振器介绍

3.1高速列车用橡胶减振器随着高速铁路的快速发展，列车速度大幅度的提高，目前高速列车商业运营速度已从200km/h提高到350km/h左右，未来将达到400km/h以上。由于列车运行的高速化，运行中振动与噪音的不断增大，将导致车辆动态性能和乘坐舒适性严重的恶化，加大了车辆的结构疲劳，并降低车辆的操纵稳定性和运行安全可靠性等。为了解决大功率、高速运行带来关键性技术问题，高速列车使用了大量各种橡胶-金属复合制件用于牵引、驱动、连接、支承等部位，起到减振降噪功能，还起到柔性支承机车装置自身的重量，即保持装置在外力作用下相对位置，减少刚性连接与支撑带来的疲劳损坏等功能。橡胶减振器的减振原机理橡胶是一种粘弹性材料。粘弹性材料具有独特的应力-应变特性，使它在受力时储存大量的能量，而在卸载时将其释放出来；由于时间效应，卸载时的应力-应变曲线与加载曲线不重合，因而产生能量滞后损失。这就使得橡胶材料即有高分子弹性大变形又具有较大的内阻尼特性，在发挥良好弹性作用的同时，又是很好的阻尼材料，这是橡胶金属复合部件用于隔离振动和吸收冲击能量的原理。橡胶的减振原理的力学模型可简化为单自由度线性阻尼-弹簧质量系统[1]，如图所示。图线性单自由度体系模型[1]如果系统质量为m、刚度为Kd、系统阻尼系数为C；则橡胶减振器构成的线性单自由度体系，当系统受Ze=Z0ejwt的简谐支撑激振时，其运动方程可表示为：(3-1)以代入上式可得：(3-2)为随激振频率的平方而变化的基振力幅值。求解方程式(3-2)可以得到系统的相对位移振幅：(3-3)饺同理共可以站得到目系统鄙减振惧传递新率T坑为：冒着期纹抬(掩3蔬-4修)投式中用为外饮界激民振力乐频率放，暗为系锣统固阳有频瓣率，香为系疾统的抚阻尼熔比小；萝系统子的固钻有频上率为吵：搬ra仅d/检s，才Hz惕；碧系统雄临界丑阻尼沾：猜。嚷以雷为参救数，却振动串传递缠率T叠与频色率比拆的关峡系如万图移所示辈。笑图拌疑振动猎传递炒率与歼振动弓频率袄比的描关系芝从图惯中可挑以看列出，宿仅当扣时，动系统索的减取振传降递率匹小于威1，全即系抚统进村入减剑振区宜；当说时，也系统县处于场共振痕状态寿。在外工程靠设计钢中，次一般榴要求稳频率搭比设离在2涛.5语～5情之间文。在抚减振基区域翼，随挑着阻其尼比泽的减府小，去系统小的减虎振效揪果越部来越侄好；化但阻搭尼比努越小鼓，系赠统共哭振时眠的共产振放箭大率百越大朽，这收对危巷害车浇辆操缴纵稳净定性织，甚命至由材于共鹅振变桥形过卵大导狂致车盘体结卷构蹦灾难粥性欲破坏蔽。因兆此，杜理想禾的减掠振器脏应该挪是使碧系统自的固右有频互率低惹，绑并具脊有可炭变的黎阻尼梨特性疏，即顶在系体统的考共振壁区有争较大桐的阻墓尼，择使系大统不拜会通产生省显著管的共千振放彼大，伍而在集减振拼区有令较小裕的阻反尼，裁使系暂统有它良好金的减铁振效膝果，白提高轨系统逗的抗琴冲击撞能寻力其和于操作劫稳定矮性凑。兆3.肠1.林2遗橡胶针-金程属复竹合寻减振地器富在高举速机址车垃应用引的瑞特性慎高速混列车楼在运灾行过字程中糊会受拖到来余自轮弃轨间色强烈窄的瞬破时冲错击载葱荷，伙不仅裁会引直起列辫车车技辆的与疲劳拖破坏描，也忽会导作致蛾高速串列车粥产生井的强政烈的根共振属。为驻衰减捕这些然运行督中产亭生的票冲击统和振俱动，懒满足爆车辆象各种奇动力鸭学繁性能该，夺例如拨平稳鬼性指汇标、于脱轨匙系数嘴、轮岔重减弟载率搅、轮低轨冲绝角等搞，在智车横轮对规和颤车体拿构架欺间、递转向丸架和子车体礼之袜间以跳及其茄他各菊种关汗节迎间装贿有南橡胶海减振释器康。丑相对遇于杰采用珍金属批弹簧倍，橡史胶减晋振器遍具有衡如下问优点哲[2塑]纹：掉（1尼）橡酸胶臣减振剥器附的弹蒸性范葬围粉大庙：格橡胶巴弹性蛾模量雪要比多金属附小得谅多搜，邀其剪撕切弹们性模贤量为舞0.克5～脏3M搜Pa燥(钢泪约为请80远GP脱a)宫，舅橡胶哗伸长品率可窄以达性到5蓝00宣%以盛上栏。乐（脖2宽）滋橡胶裁减振种器的茧非线昏性刚南度特潜性惠：棍非线撒性刚测度特茄性是插橡胶挎减振校器彩的一土个显影著特灵点。束图渣表示惑一般冬橡胶趁减振许器俗的刚绒度曲妇线，汇小变奸形情裳况下驱变形歇和载驼荷抬基本颗呈注直线朵，有建稳定贴的刚豪度喷。绝随着叉载荷偏的增圾加惯静孔刚度印急剧阅上升纽，位馆移增炎加很蚊少，乎这种似特性械很符滩合车息辆的稍动力赛学要滔求。恶在列妻车车艘辆正告常运相行闻时，侮冲击掩载荷季相对责较小探。相堂应产愤生恒管定刚橡度实赏现平谊稳行答驶；纵当列俘车车饥辆掠突神遇意毁外情绝况，英产生踢强大童冲击恩载荷落时，钟橡胶必减振守器揭能迅盘速产蚀生大筐的阻狗抗力滴，可幻防止绒因位孙移过苦大造墓成列倚车摩严重瘦倾斜风造成警事故词。联图愿霉一般豪橡胶别减振俗器粮静刚觉度曲召线鹅肉（故3晋）姻橡胶遣减振咸器的却多向迹刚度诉特性豪：趋车辆炒乘坐候舒适济性和代高速千运行汁，需碍要减秧弱或猾降晨低攻来自鹿垂向踢、横柔向和晨纵向脱三宏个方矮向的扬不同父冲击摸，露这就雅需要纹满足土其垂唉向、忘横向田和纵少向决三细个方漠向的进动力依学性扁能要五求，箭橡胶安减振纹器锣须具拆有多壮向刚亏度特愈性。砌一般栋情况汗下车愤辆纵稻向的重冲击沾较大蔬，在导通过毕弯道早的时撤候会拳产生保一定冷的横押向冲擦击，宇而垂殖向的装冲击殊加速捧度相讽对较师小，店因此朗要求壳车辆戚用橡温胶拍减振州器嚼的纵撤向刚玻度需鹅要大闲于横赚向刚希度，龟而垂腊向刚千度设木置最恭小。闹对此庭，一寨般金勒属零灯件很躲难满曲足，观而橡胜胶旨减振蕉器幸可以条通过盖结构永设计汉、材杠料性拔能和学生产默工艺揉的调室整等宰方面像，比柜较容推易实兆现这耍个目汤的。桶例如篇，图奴所示兄的弹桌性节创点在欺横向境对称柴去掉交一些攻橡胶该材料国就可脱以较排容易盼的实该现对蹈称结者构下求纵向满刚度姐和横逮向刚状度的抵完亏全不处等。腊图峰末动车弃转向凭架用寸弹性馋节点希的结打构购示意阔图宗图君迟弹性军节点莲纵径轰向刚逗度曲快线禽（劣4炸）杠橡胶肠减振奸器的孤阻尼葡和动晋静刚种度不芒一致正特性星：橡瞧胶减婶振器枯具有殃适当协的阻粪尼，港有利扭于越志过共打振区傍，衰兼减和北吸收眨高频原振动偏与噪历声。啄橡胶境材料昼的阻尽尼作健用直逼接与弊其动刷态力兄学协松弛责性质鹊相关障，依孝赖于贪其应贯变滞情后应甘力现贞象。帜滞后俘现象泽使得买橡胶帅的拉召伸一指回缩鲜循环巷变化浮均需昆克服若链段断间的座内摩钢擦阻铜力而狡产生皇内耗扭；同计时橡溪胶在奥很窄颜的玻窃璃态止转变撇区域枪内，谁其模爆量可含以大张幅度织变化赌，产茄生足昂够高哀的损询耗因屈子。凤另外视橡胶绢减振掘器动粗刚度兔和静颂刚度血的不芽同，导有利哲于缓走和冲浩击；商在低决频段睡时，映橡胶假减振也器可焰以看爱成是过一个浊由刚老度和倾阻尼讲组成父的集避中参复数元糊件，湖主要幻由橡管胶减自振；否而在炉高频鼻段时货，橡宣胶减戴振器侨中金宴属件片的刚雹度将暂起主称要作栏用顷。咬（5浆）推橡胶朱可与珠金属厨牢固剧粘合毙，可退以获剖得结是构紧眯凑的完减振首装置酷。嫩（当6煤）画由于络橡胶库材料赌耐热狐、耐扶寒、策耐油颤、耐降候等恼方面附比金附属弹育簧差嗽，因怀此需宗注意销橡胶条减振舟器翠使用按的环批境条棕件，哪同时偷应充浆分注太意橡耐胶材踏质的震选择迟。很3.斤1.防3兴橡对胶减示振岛器使抹用煌材料达橡胶琴材料筛的选秩择，讯应根汪据橡嫁胶减漆振器甘的工痛作条边件和劈使用旗场所日的不伶同，讨合理技采用锁不同却种类贞的橡钩胶，侨有效块地发跌挥各屋种橡愚胶的块特性约，满模足减县振器牌各种涝功能箱需要前。续当刘前取橡胶闷减振杆器常系用的侍橡胶感材料顶如下爸[聋3云]怎：复（1刻）天链然橡歌胶医：郑人类球最早跃发现票的弹模性体恒，搏具有矿优异宣力学陈性能喜、纲易照粘接拖性、阴疲劳泻强度疏以及夏加工宫性能授等束良好绢，具绕有低托或中谅等的扯阻尼便，可拔用于宿制造隶性能脾优良余的减盆振器筑。天善然橡票胶的否对应树变的擦变化精并不琴敏感漂，但词天然雕橡胶名的局赢限性浑在于鞭其应础用温脚度范榨围志较左窄，承耐候风性和克耐油迫性较趟差伍，温滔度超冒过值10序0愉℃忘和阳慧光照即射会治迅速纺龟裂雄。离（2弊）氯简丁橡做胶糠：除氯丁猴橡胶锻最初帮是作些为天许然橡盗胶的塔替代魔品使系用的锡，与怕天然燕橡胶译使用蝶范围砍相同泳，具锡有较疯好的便耐候阳性，漆主要胜用于俭长期阔暴露秩在室饲外的京场合目，堂其缺候点是衫应变文及温抽度变抵化竿很条敏感餐。葡（3弄）丁贫基橡排胶哲：备丁基低橡胶羽的减悟振性纽能比晨较突厕出。浑耐热疾老化轮性、木耐候浓性优智于天统然橡秩胶，罪但它纱的低您温性即、粘解接性交较差置，加兄工性施能也当不好搅。海（4吨）丁剃苯橡急胶聚：扶与天罢然橡钟胶相释比较拐，丁贱苯橡要胶耐歉磨性恐好，轮而机旦械强资度较前差沟，由圣于加鄙工工族艺性纸差，限多与今天然爽橡胶受并用辆，活多用毁于轨期道垫策及一萌些缓喜冲橡靠胶元饿件。参（5告）丁寻腈橡裹胶债：急丁腈器橡胶齐具有状优良艳的耐耀油性目，但只与天击然橡煎胶相洞比较棉，力旬学性匆能略分微差示，药但阻拨尼系劳数较湿大，采耐热灿空气聋性能素差，勤阳光享直射柿照射疮迅速养产生腥裂纹杆，余通常与用于稻制造湾接触头油类研介质听场合船的减式振器赏。躲3.镇1.肠4稼橡胶尊减振播器户在列筝车车吓辆上潜的应君用持橡胶挎减振猴器在林机车痒的应投用主厦要有旋以下尺几个净部暑位夜：搭（1搜）盒转向朋架用荷橡胶粪减振砖器畏安装藏在转掉向架炸轴箱鹊或均啊衡梁愿和构要架之崭间，善也称斯一系歌悬挂朝橡胶哈减振兆器。训其寺主要筑形式汁有橡巧胶关校节、象轴箱明锥形橡橡胶帅弹簧堪、五橡胶石缓冲内垫滨等。巴橡胶度关节艰由于欲结构轰紧凑兆，制状造方碍便，匪易于寻装配层，且醉强度征高，势噪声拨低、抚本身杠有轴锤承和涝密封驴作用投，不盲需润繁滑，滴可降吃低动梨载荷疏，用我于转刊向架驱各部摔件的镇连接五，岗传递侍载荷含，退起到嫁弹性肃节点年的作捡用。军橡胶熄节点壤可设锄计性钱好，册形式宴多样果，可担以使拿用工假况选妥择合吃适形牲式的线橡胶惑节点磨。留各种堤形式顶橡胶填关节心结构很图如字下讨所示结：恒直山筒式碌橡胶柱关节受筒务我担锐纱凹型考橡胶还节点制凸球绣形橡邀胶关收节粗偶害右盟乏赛杰能恨组合泉式橡住胶关薯节苍图瞎转境向架石用各卖种类讲型橡糕胶关或节的省结构胖示意隶图巾轴箱臣锥形敞橡胶亲弹簧吨、橡撒胶垫尖主要鸦用于始弹性角支撑屑大吨臣位部摆件，车同时略有效叹地隔孝离轨泉道振马动传净递到罪车矮体乔。考这类滔产品血垂向钳承载峡，要姓求其咱垂向耐的静膀刚度侦值大输。为竞了提谱高橡请胶减相振器共垂向延静刚谎度，碰主要怒从两详个方览式实贱现：显一种楼通过略多层沙设计卧改变胞橡胶翠减振塞器的道形状烛系数厉，增栋加橡膨胶约例束面它积，煤使橡林胶自戴由变菠形困师难，笋从而择提高廉其刚房度特例性，绒如轴久箱锥箭形际橡胶崖弹簧测；第苍二种耽是改嗓变受津力方铲式，采橡绸胶近殃似为伏不可丙压缩燥性材阴料，洲其抗忠压能见力强卫，达采用老垂向尺压缩挨型的丘结构烧可提氏高垂败向的夕刚度热值白，如勿橡胶锅垫。祥锥形尸橡胶新弹簧友和橡污胶垫细的秋结构颤图如勉下：纱图：秀轴扭箱橡蒜胶锥鹊形弹斤簧亡结构烂示意稿图迈图昌：螺橡胶剧垫近结构转示意桃图每（2里）车弓体与秤转向极架用恐橡胶还减振舰器林连接宜车体脆与转固向架玩弹性宵连接吐元件己，也抵称为绕二系锯悬挂障橡胶乐减振纽器，民弹性障地承议担车乎体的粘垂向拌载荷学，并胞给车袖辆各番轴以哥一定趴的重架量分吸配，碗以使炎所分胡配的剧重量译在车沸轮行箱经不趋平线阻路时丧不发迁生显庆著变唤化；范同时姻缓解钱车垂呜向的恶有害颠振动咱，改朴善车奴辆的匆抗蛇诉行稳搬定性怒。骂它的识形式米有腐各种戚各样临。根愉据连渗接部转件的蛾重舟量不存同，钥橡胶甘减振最器的来结构叉也纪不同兔。一顿般锣连接煎重量铺较轻瑞的谜部件沙采用撒柱型享橡胶塑减振贡器忘，倦重量链大惑的部蚂件采屠用压山缩型势的橡扁胶减祖振器搂如峡矩形严橡胶呼堆、柏V型小橡胶碌减振酷器等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