高速列車用橡膠減振器介紹

3.1高速列車用橡膠減振器隨著高速鐵路的快速發(fā)展，列車速度大幅度的提高，目前高速列車商業(yè)運(yùn)營速度已從200km/h提高到350km/h左右，未來將達(dá)到400km/h以上。由于列車運(yùn)行的高速化，運(yùn)行中振動與噪音的不斷增大，將導(dǎo)致車輛動態(tài)性能和乘坐舒適性嚴(yán)重的惡化，加大了車輛的結(jié)構(gòu)疲勞，并降低車輛的操縱穩(wěn)定性和運(yùn)行安全可靠性等。為了解決大功率、高速運(yùn)行帶來關(guān)鍵性技術(shù)問題，高速列車使用了大量各種橡膠-金屬復(fù)合制件用于牽引、驅(qū)動、連接、支承等部位，起到減振降噪功能，還起到柔性支承機(jī)車裝置自身的重量，即保持裝置在外力作用下相對位置，減少剛性連接與支撐帶來的疲勞損壞等功能。橡膠減振器的減振原機(jī)理橡膠是一種粘彈性材料。粘彈性材料具有獨(dú)特的應(yīng)力-應(yīng)變特性，使它在受力時儲存大量的能量，而在卸載時將其釋放出來；由于時間效應(yīng)，卸載時的應(yīng)力-應(yīng)變曲線與加載曲線不重合，因而產(chǎn)生能量滯后損失。這就使得橡膠材料即有高分子彈性大變形又具有較大的內(nèi)阻尼特性，在發(fā)揮良好彈性作用的同時，又是很好的阻尼材料，這是橡膠金屬復(fù)合部件用于隔離振動和吸收沖擊能量的原理。橡膠的減振原理的力學(xué)模型可簡化為單自由度線性阻尼-彈簧質(zhì)量系統(tǒng)[1]，如圖所示。圖線性單自由度體系模型[1]如果系統(tǒng)質(zhì)量為m、剛度為Kd、系統(tǒng)阻尼系數(shù)為C；則橡膠減振器構(gòu)成的線性單自由度體系，當(dāng)系統(tǒng)受Ze=Z0ejwt的簡諧支撐激振時，其運(yùn)動方程可表示為：(3-1)以代入上式可得：(3-2)為隨激振頻率的平方而變化的基振力幅值。求解方程式(3-2)可以得到系統(tǒng)的相對位移振幅：(3-3)餃同理共可以站得到目系統(tǒng)鄙減振懼傳遞新率T坑為：冒著期紋抬(掩3蔬-4修)投式中用為外飲界激民振力樂頻率放，暗為系鑼統(tǒng)固陽有頻瓣率，香為系疾統(tǒng)的撫阻尼熔比??；蘿系統(tǒng)子的固鉆有頻上率為吵：搬ra僅d/檢s，才Hz惕；碧系統(tǒng)雄臨界丑阻尼沾：猜。嚷以雷為參救數(shù)，卻振動串傳遞纏率T疊與頻色率比拆的關(guān)峽系如萬圖移所示輩。笑圖拌疑振動獵傳遞炒率與殲振動弓頻率襖比的描關(guān)系芝從圖慣中可挑以看列出，宿僅當(dāng)扣時，動系統(tǒng)索的減取振傳降遞率匹小于威1，全即系撫統(tǒng)進(jìn)村入減劍振區(qū)宜；當(dāng)說時，也系統(tǒng)縣處于場共振痕狀態(tài)壽。在外工程靠設(shè)計鋼中，次一般榴要求穩(wěn)頻率搭比設(shè)離在2濤.5語～5情之間文。在撫減振基區(qū)域翼，隨挑著阻其尼比澤的減府小，去系統(tǒng)小的減虎振效揪果越部來越侄好；化但阻搭尼比努越小鼓，系贈統(tǒng)共哭振時眠的共產(chǎn)振放箭大率百越大朽，這收對危巷害車澆輛操繳縱穩(wěn)凈定性織，甚命至由材于共鵝振變橋形過卵大導(dǎo)狂致車盤體結(jié)卷構(gòu)蹦災(zāi)難粥性欲破壞蔽。因兆此，杜理想禾的減掠振器臟應(yīng)該挪是使碧系統(tǒng)自的固右有頻互率低惹，綁并具脊有可炭變的黎阻尼梨特性疏，即頂在系體統(tǒng)的考共振壁區(qū)有爭較大桐的阻墓尼，擇使系大統(tǒng)不拜會通產(chǎn)生省顯著管的共千振放彼大，伍而在集減振拼區(qū)有令較小裕的阻反尼，裁使系暫統(tǒng)有它良好金的減鐵振效膝果，白提高軌系統(tǒng)逗的抗琴沖擊撞能尋力其和于操作劫穩(wěn)定矮性湊。兆3.腸1.林2遺橡膠針-金程屬復(fù)竹合尋減振地器富在高舉速機(jī)址車?yán)瑧?yīng)用引的瑞特性慎高速混列車樓在運(yùn)災(zāi)行過字程中糊會受拖到來余自輪棄軌間色強(qiáng)烈窄的瞬破時沖錯擊載蔥荷，伙不僅裁會引直起列辮車車技輛的與疲勞拖破壞描，也忽會導(dǎo)作致蛾高速串列車粥產(chǎn)生井的強(qiáng)政烈的根共振屬。為駐衰減捕這些然運(yùn)行督中產(chǎn)亭生的票沖擊統(tǒng)和振俱動，懶滿足爆車輛象各種奇動力鴨學(xué)繁性能該，奪例如撥平穩(wěn)鬼性指匯標(biāo)、于脫軌匙系數(shù)嘴、輪岔重減弟載率攪、輪低軌沖絕角等搞，在智車橫輪對規(guī)和顫車體拿構(gòu)架欺間、遞轉(zhuǎn)向丸架和子車體禮之襪間以跳及其茄他各菊種關(guān)汗節(jié)迎間裝賄有南橡膠海減振釋器康。丑相對遇于杰采用珍金屬批彈簧倍，橡史膠減晉振器遍具有衡如下問優(yōu)點(diǎn)哲[2塑]紋：掉（1尼）橡酸膠臣減振剝器附的彈蒸性范葬圍粉大廟：格橡膠巴彈性蛾模量雪要比多金屬附小得諒多搜，邀其剪撕切彈們性模賢量為舞0.克5～臟3M搜Pa燥(鋼淚約為請80遠(yuǎn)GP脫a)宮，舅橡膠嘩伸長品率可窄以達(dá)性到5藍(lán)00宣%以盛上欄。樂（脖2寬）滋橡膠裁減振種器的繭非線昏性剛南度特潛性惠：棍非線撒性剛測度特茄性是插橡膠挎減振校器彩的一土個顯影著特靈點(diǎn)。束圖渣表示惑一般冬橡膠趁減振許器俗的剛絨度曲婦線，匯小變奸形情裳況下驅(qū)變形歇和載駝荷抬基本顆呈注直線朵，有建穩(wěn)定貼的剛豪度噴。絕隨著叉載荷偏的增圾加慣靜孔剛度印急劇閱上升紐，位館移增炎加很蚊少，乎這種似特性械很符灘合車息輛的稍動力賽學(xué)要滔求。惡在列妻車車艘輛正告常運(yùn)相行聞時，侮沖擊掩載荷季相對責(zé)較小探。相堂應(yīng)產(chǎn)憤生恒管定剛橡度實(shí)賞現(xiàn)平誼穩(wěn)行答駛；縱當(dāng)列俘車車饑輛掠突神遇意毀外情絕況，英產(chǎn)生踢強(qiáng)大童沖擊恩載荷落時，鐘橡膠必減振守器揭能迅盤速產(chǎn)蝕生大筐的阻狗抗力滴，可幻防止絨因位孫移過苦大造墓成列倚車摩嚴(yán)重瘦傾斜風(fēng)造成警事故詞。聯(lián)圖愿霉一般豪橡膠別減振俗器糧靜剛覺度曲召線鵝肉（故3晉）姻橡膠遣減振咸器的卻多向跡剛度訴特性豪：趨車輛炒乘坐候舒適濟(jì)性和代高速千運(yùn)行汁，需礙要減秧弱或猾降晨低攻來自鹿垂向踢、橫柔向和晨縱向脫三宏個方矮向的揚(yáng)不同父沖擊摸，露這就雅需要紋滿足土其垂唉向、忘橫向田和縱少向決三細(xì)個方漠向的進(jìn)動力依學(xué)性扁能要五求，箭橡膠安減振紋器鑼須具拆有多壯向剛虧度特愈性。砌一般棟情況汗下車憤輛縱稻向的重沖擊沾較大蔬，在導(dǎo)通過畢彎道早的時撤候會拳產(chǎn)生保一定冷的橫押向沖擦擊，宇而垂殖向的裝沖擊殊加速捧度相諷對較師小，店因此朗要求殼車輛戚用橡溫膠拍減振州器嚼的縱撤向剛玻度需鵝要大閑于橫賺向剛希度，龜而垂臘向剛千度設(shè)木置最恭小。鬧對此庭，一寨般金勒屬零燈件很躲難滿曲足，觀而橡勝膠旨減振蕉器幸可以條通過蓋結(jié)構(gòu)永設(shè)計漢、材杠料性拔能和學(xué)生產(chǎn)默工藝揉的調(diào)室整等宰方面像，比柜較容推易實(shí)兆現(xiàn)這耍個目湯的。桶例如篇，圖奴所示兄的彈桌性節(jié)創(chuàng)點(diǎn)在欺橫向境對稱柴去掉交一些攻橡膠該材料國就可脫以較排容易盼的實(shí)該現(xiàn)對蹈稱結(jié)者構(gòu)下求縱向滿剛度姐和橫逮向剛狀度的抵完虧全不處等。臘圖峰末動車棄轉(zhuǎn)向憑架用寸彈性饞節(jié)點(diǎn)希的結(jié)打構(gòu)購示意闊圖宗圖君遲彈性軍節(jié)點(diǎn)蓮縱徑轟向剛逗度曲快線禽（劣4炸）杠橡膠腸減振奸器的孤阻尼葡和動晉靜剛種度不芒一致正特性星：橡瞧膠減嬸振器枯具有殃適當(dāng)協(xié)的阻糞尼，港有利扭于越志過共打振區(qū)傍，衰兼減和北吸收眨高頻原振動偏與噪歷聲。啄橡膠境材料晝的阻盡尼作健用直逼接與弊其動刷態(tài)力兄學(xué)協(xié)松弛責(zé)性質(zhì)鵲相關(guān)障，依孝賴于貪其應(yīng)貫變滯情后應(yīng)甘力現(xiàn)貞象。幟滯后俘現(xiàn)象澤使得買橡膠帥的拉召伸一指回縮鮮循環(huán)巷變化浮均需昆克服若鏈段斷間的座內(nèi)摩鋼擦阻銅力而狡產(chǎn)生皇內(nèi)耗扭；同計時橡溪膠在奧很窄顏的玻竊璃態(tài)止轉(zhuǎn)變撇區(qū)域槍內(nèi)，誰其模爆量可含以大張幅度織變化賭，產(chǎn)茄生足昂夠高哀的損詢耗因屈子。鳳另外視橡膠絹減振掘器動粗剛度兔和靜頌剛度血的不芽同，導(dǎo)有利哲于緩走和沖浩擊；商在低決頻段睡時，映橡膠假減振也器可焰以看愛成是過一個濁由剛老度和傾阻尼講組成父的集避中參復(fù)數(shù)元糊件，湖主要幻由橡管膠減自振；否而在爐高頻鼻段時貨，橡宣膠減戴振器僑中金宴屬件片的剛雹度將暫起主稱要作欄用頃。咬（5漿）推橡膠朱可與珠金屬廚牢固劇粘合斃，可退以獲剖得結(jié)是構(gòu)緊瞇湊的完減振首裝置酷。嫩（當(dāng)6煤）畫由于絡(luò)橡膠庫材料賭耐熱狐、耐扶寒、策耐油顫、耐降候等惱方面附比金附屬彈育簧差嗽，因懷此需宗注意銷橡膠條減振舟器翠使用按的環(huán)批境條棕件，哪同時偷應(yīng)充漿分注太意橡耐膠材踏質(zhì)的震選擇遲。很3.斤1.防3興橡對膠減示振島器使抹用煌材料達(dá)橡膠琴材料篩的選秩擇，訊應(yīng)根汪據(jù)橡嫁膠減漆振器甘的工痛作條邊件和劈使用旗場所日的不伶同，討合理技采用鎖不同卻種類貞的橡鉤膠，僑有效塊地發(fā)跌揮各屋種橡愚膠的塊特性約，滿模足減縣振器牌各種澇功能箱需要前。續(xù)當(dāng)劉前取橡膠悶減振桿器常系用的侍橡膠感材料頂如下爸[聾3云]怎：復(fù)（1刻）天鏈然橡歌膠醫(yī)：鄭人類球最早躍發(fā)現(xiàn)票的彈模性體恒，搏具有礦優(yōu)異宣力學(xué)陳性能喜、綱易照粘接拖性、陰疲勞瀉強(qiáng)度疏以及夏加工宮性能授等束良好絹，具繞有低托或中諒等的扯阻尼便，可拔用于宿制造隸性能脾優(yōu)良余的減盆振器筑。天善然橡票膠的否對應(yīng)樹變的擦變化精并不琴敏感漂，但詞天然雕橡膠名的局贏限性渾在于鞭其應(yīng)礎(chǔ)用溫腳度范榨圍志較左窄，承耐候風(fēng)性和克耐油迫性較趟差伍，溫滔度超冒過值10序0愉℃忘和陽慧光照即射會治迅速紡龜裂雄。離（2弊）氯簡丁橡做膠糠：除氯丁猴橡膠鍛最初幫是作些為天許然橡盜膠的塔替代魔品使系用的錫，與怕天然燕橡膠譯使用蝶范圍砍相同泳，具錫有較瘋好的便耐候陽性，漆主要勝用于儉長期闊暴露秩在室飼外的京場合目，堂其缺候點(diǎn)是衫應(yīng)變文及溫抽度變抵化竿很條敏感餐。葡（3弄）丁貧基橡排膠哲：備丁基低橡膠羽的減悟振性紐能比晨較突廁出。渾耐熱疾老化輪性、木耐候濃性優(yōu)智于天統(tǒng)然橡秩膠，罪但它紗的低您溫性即、粘解接性交較差置，加兄工性施能也當(dāng)不好攪。海（4噸）丁剃苯橡急膠聚：扶與天罷然橡鐘膠相釋比較拐，丁賤苯橡要膠耐歉磨性恐好，輪而機(jī)旦械強(qiáng)資度較前差溝，由圣于加鄙工工族藝性紙差，限多與今天然爽橡膠受并用輛，活多用毀于軌期道墊策及一萌些緩喜沖橡靠膠元餓件。參（5告）丁尋腈橡裹膠債：急丁腈器橡膠齊具有狀優(yōu)良艷的耐耀油性目，但只與天擊然橡煎膠相洞比較棉，力旬學(xué)性匆能略分微差示，藥但阻撥尼系勞數(shù)較濕大，采耐熱燦空氣聾性能素差，勤陽光享直射柿照射瘡迅速養(yǎng)產(chǎn)生腥裂紋桿，余通常與用于稻制造灣接觸頭油類研介質(zhì)聽場合船的減式振器賞。躲3.鎮(zhèn)1.腸4稼橡膠尊減振播器戶在列箏車車嚇輛上潛的應(yīng)君用持橡膠挎減振猴器在林機(jī)車癢的應(yīng)投用主廈要有旋以下尺幾個凈部暑位夜：搭（1搜）盒轉(zhuǎn)向朋架用荷橡膠糞減振磚器畏安裝藏在轉(zhuǎn)掉向架炸軸箱鵲或均啊衡梁愿和構(gòu)要架之嶄間，善也稱斯一系歌懸掛朝橡膠哈減振兆器。訓(xùn)其寺主要筑形式汁有橡巧膠關(guān)校節(jié)、象軸箱明錐形橡橡膠帥彈簧堪、五橡膠石緩沖內(nèi)墊濱等。巴橡膠度關(guān)節(jié)艱由于欲結(jié)構(gòu)轟緊湊兆，制狀造方礙便，匪易于尋裝配層，且醉強(qiáng)度征高，勢噪聲撥低、撫本身杠有軸錘承和澇密封驢作用投，不盲需潤繁滑，滴可降吃低動梨載荷疏，用我于轉(zhuǎn)刊向架驅(qū)各部摔件的鎮(zhèn)連接五，崗傳遞侍載荷含，退起到嫁彈性肅節(jié)點(diǎn)年的作撿用。軍橡膠熄節(jié)點(diǎn)壤可設(shè)鋤計性錢好，冊形式宴多樣果，可擔(dān)以使拿用工假況選妥擇合吃適形牲式的線橡膠惑節(jié)點(diǎn)磨。留各種堤形式頂橡膠填關(guān)節(jié)心結(jié)構(gòu)很圖如字下討所示結(jié)：恒直山筒式碌橡膠柱關(guān)節(jié)受筒務(wù)我擔(dān)銳紗凹型考橡膠還節(jié)點(diǎn)制凸球繡形橡邀膠關(guān)收節(jié)粗偶害右盟乏賽杰能恨組合泉式橡住膠關(guān)薯節(jié)蒼圖瞎轉(zhuǎn)境向架石用各賣種類講型橡糕膠關(guān)或節(jié)的省結(jié)構(gòu)胖示意隸圖巾軸箱臣錐形敞橡膠親彈簧噸、橡撒膠墊尖主要鴉用于始彈性角支撐屑大噸臣位部擺件，車同時略有效嘆地隔孝離軌泉道振馬動傳凈遞到罪車矮體喬?？歼@類滔產(chǎn)品血垂向鉗承載峽，要姓求其咱垂向耐的靜膀剛度偵值大輸。為競了提譜高橡請膠減相振器共垂向延靜剛謊度，碰主要怒從兩詳個方覽式實(shí)賤現(xiàn)：顯一種樓通過略多層沙設(shè)計臥改變胞橡膠翠減振塞器的道形狀燭系數(shù)厲，增棟加橡膨膠約例束面它積，煤使橡林膠自戴由變菠形困師難，筍從而擇提高廉其剛房度特例性，絨如軸久箱錐箭形際橡膠崖彈簧測；第蒼二種耽是改嗓變受津力方鏟式，采橡綢膠近殃似為伏不可丙壓縮燥性材陰料，洲其抗忠壓能見力強(qiáng)衛(wèi)，達(dá)采用老垂向尺壓縮挨型的丘結(jié)構(gòu)燒可提氏高垂敗向的夕剛度熱值白，如勿橡膠鍋墊。祥錐形尸橡膠新彈簧友和橡污膠墊細(xì)的秋結(jié)構(gòu)顫圖如勉下：紗圖：秀軸扭箱橡蒜膠錐鵲形彈斤簧亡結(jié)構(gòu)爛示意稿圖邁圖昌：螺橡膠劇墊近結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)示意桃圖每（2里）車弓體與秤轉(zhuǎn)向極架用恐橡膠還減振艦器林連接宜車體脆與轉(zhuǎn)固向架玩彈性宵連接吐元件己，也抵稱為繞二系鋸懸掛障橡膠樂減振紐器，民彈性障地承議擔(dān)車乎體的粘垂向拌載荷學(xué)，并胞給車袖輛各番軸以哥一定趴的重架量分吸配，碗以使炎所分胡配的劇重量譯在車沸輪行箱經(jīng)不趨平線阻路時喪不發(fā)遷生顯慶著變喚化；范同時姻緩解錢車垂嗚向的惡有害顛振動咱，改樸善車奴輛的匆抗蛇訴行穩(wěn)搬定性怒。罵它的識形式米有腐各種戚各樣臨。根愉據(jù)連滲接部轉(zhuǎn)件的蛾重舟量不存同，鑰橡膠甘減振最器的來結(jié)構(gòu)叉也紀(jì)不同兔。一頓般鑼連接煎重量鋪較輕瑞的謎部件沙采用撒柱型享橡膠塑減振貢器忘，倦重量鏈大惑的部螞件采屠用壓山縮型勢的橡扁膠減祖振器摟如峽矩形嚴(yán)橡膠呼堆、柏V型小橡膠碌減振酷器等跪。常木用的擇二系彼懸掛酷橡膠宴減振棗器稿如圖方所示農(nóng)。辨圖：園萍柱形裕橡膠羊減振每器示本意圖狀圖：榨動車兇組用寨V型始橡膠攀減振段器示算意圖念V型戲橡膠條減振諸器屆的豎固向方寒向的疼靜剛銳度陵不僅以與橡脹膠材仆料力刷學(xué)性求質(zhì)重有關(guān)紡，政同時棗還與悔減振送器的爐結(jié)構(gòu)魄參數(shù)孝、橡同膠層余的自昆由面竹的形含狀賭的有陸關(guān)份。歡橡膠配材料鑰的彈缸性模箱量影主響減墻振器劇的靜灰剛度密，賭在橡迎膠工林業(yè)中蟻，常犁常用你橡膠叛的硬盜度來箏表示剩橡膠錫的彈戒性模埋量。睬研究菌表明束[款4茄]牙：鏡V飾型橡秤膠減撞振器享內(nèi)外感骨架謎為金掠屬，頸彈性桿模量芝遠(yuǎn)大別于橡殼膠的碰彈性處模量凍，俱因此胡V誓型橡曉膠減腫振器協(xié)的靜賓剛度寶主要吧取決賀于橡甘膠材奇料的負(fù)模量員，而設(shè)且該芳結(jié)構(gòu)仰減振韻器的下靜剛攝度隨甲著橡新膠硬雁度的忽增大武而增燒大，漲近似廢呈桿線性雙關(guān)系型。蔥V型夾橡膠賄減振躲器的糊靜剛飄度與孝結(jié)構(gòu)校參數(shù)阿中傾乒斜角緒度、暴橡膠說層厚狐度以項及形鉤狀系派數(shù)有距關(guān)。腔調(diào)整教傾斜爬角度候、橡創(chuàng)膠厚緩度可唉以改璃變V訂型減憤振器也的靜路剛度值，并字可以貫通過押有限撐元分鋤析技跨術(shù)得瞞到傾尤斜角帖度、沸橡膠泡厚度幸和靜縮剛度憶的關(guān)逐系式哀。橡樓膠層太自由尿面形瘦狀不射僅影消響V突型減馬振器領(lǐng)的靜慧剛度響特性裙，并耀影響青橡膠胳層應(yīng)顫力分胳布。立合適箏的橡說膠自未由面我形狀輕可以確使減戰(zhàn)振器苦剛度貴滿足芬要求放的同妻時，圣優(yōu)化英橡膠揮層的障應(yīng)力季分布輕，提么高減盆振器偶的使上用壽壁命。與緩沖厘用橡訓(xùn)膠減盛振器吵螞漂車輛不在行物駛中己，特墊別贈在載膽重情皆況下任和路皮況較犯差時吩行駛消，可牛能在前垂直犬方向醫(yī)、行廁駛方馳向或湊橫向競方向烈受到