車鉤緩沖裝置連掛沖擊模擬試驗對比分析

馬 青 春

(中車長春軌道客車股份有限公司 國家軌道客車工程研究中心車體研發(fā)部，吉林 長春 130113)

現(xiàn)代車輛設計越來越重視整車的耐沖擊能力，所以在設計之前，對車鉤緩沖裝置進行連掛模擬計算是必備的，但是對于模擬計算偏差卻難以準確把握。本文將根據(jù)多個不同研究機構對某地鐵車輛車鉤緩沖裝置連掛沖擊模擬計算和試驗數(shù)據(jù)進行對比分析，得出車鉤連掛模擬分析與實際情況的偏差，并給出相關建議。

1 車鉤緩沖裝置連掛模擬計算

1列6輛編組列車分別以4 km/h、4.8 km/h、6.4 km/h的速度與施加停放制動靜止的另外1列6輛編組列車進行連掛。圖1為車輛和車鉤布置示意圖，圖1中全自動車鉤和半永久車鉤緩沖裝置行程相同。

Mc.帶司機室動車(重38 t)；Mn.不帶司機室動車(重36 t)；*.全自動車鉤；-.半永久車鉤。

研究機構A和B分別以4 km/h、4.8 km/h、6.4 km/h的連掛速度實施車輛的連掛沖擊，車鉤緩沖裝置沖擊時的雙側緩沖器行程和峰值力理論模擬計算結果見表1。

表1 不同研究機構雙側緩沖器行程和峰值力模擬計算結果

由表1可以看出，對于同一模擬計算不同的研究機構有一定偏差，行程模擬計算偏差較小，沖擊時個別峰值力偏差較大，總體平均偏差率分別為4.55%和5.03%。

2 試驗

車鉤緩沖裝置緩沖器靜壓試驗是型式試驗必備的一項，其目的是驗證緩沖器的靜態(tài)性能。車鉤緩沖裝置模擬計算的理論基礎通常來源于緩沖器靜壓試驗或者動態(tài)沖擊試驗。

2.1 靜壓試驗

研究機構A試驗得到的緩沖器峰值力為695 kN，行程為99 mm；研究機構B試驗測量的緩沖器峰值力為689 kN，行程為103 mm。試驗結果表明，緩沖器峰值力偏差不大，基本符合理論預期。由于不同的緩沖器橡膠材質有一定的物理特性差異，所以存在少許偏差是可以接受的。圖2為研究機構A緩沖器靜壓試驗結果。

圖2 研究機構A緩沖器靜壓試驗結果

2.2 落錘試驗

最能夠反映車鉤緩沖裝置真實連掛沖擊性能的是車鉤動態(tài)試驗。該試驗能校核模擬計算的準確性和偏差程度也是理論計算的基礎。研究機構A和B落錘試驗產(chǎn)生的數(shù)據(jù)如表2和表3所示。

由表2和表3可以看出，試驗結果與理論模擬計算的總體平均偏差率為2.67%～11.05%。

表2 研究機構A落錘試驗結果

表3 研究機構B落錘試驗結果

3 偏差分析

圖3和圖4分別為研究機構B模擬計算緩沖器行程和峰值力與實際落錘試驗結果比較曲線。由圖3和圖4可以看出，緩沖器行程和峰值力的總體偏差率分別為5.7%和4.5%，曲線總體趨于線性，整體偏差不大。

圖3 行程模擬計算與實際落錘試驗結果對比

圖4 峰值力模擬計算與實際落錘試驗結果對比

通過對多家研究機構模擬及試驗數(shù)據(jù)分析可知，車鉤連掛沖擊計算結果與實際產(chǎn)品動態(tài)性能存在一定的差異。研究機構B的動態(tài)落錘試驗與模擬計算分析偏差較小，總體偏差率約為5%，模擬計算與實際沖擊性能更加接近，更加準確。根據(jù)經(jīng)驗，相同連掛速度下緩沖器行程和峰值力模擬計算偏差率通常為5%～15%，由于材質原因，不同的緩沖器動態(tài)落錘試驗結果也會有所不同，所以緩沖器行程和峰值力偏差率考慮為10%以內比較合理。對于實際地鐵車輛連掛，建議考慮以低于模擬計算速度進行連掛。再加上司機人為操作的誤差，所以偏差率要考慮到15%左右。

4 結束語

車鉤緩沖裝置連掛沖擊模擬計算是車輛及車鉤設計的一種有效的手段[1]，但目前還缺乏更多的試驗和研究數(shù)據(jù)。本文對車鉤緩沖裝置連掛沖擊模擬計算與實際動態(tài)試驗存在的偏差進行了初步分析，希望能對鐵路車輛設計加以驗證，為探究車鉤緩沖裝置沖擊特性給予一定的借鑒和幫助。