地铁车辆制动模块风缸卡带组成力学研究

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1、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）-0000-001前言：6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

2、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M162——弹垫3——平垫4——薄螺母M165——T型螺栓6——挡块7——铆钉8——钢带9——橡胶带10——底架1

3、1——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

4、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。64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

5、，安装时的拧紧力矩为90牛顿·米。预紧力的大小为：Fv===28125Fv——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=4Fv=4×28125=112500F0——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。6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

6、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=223900Fmin——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

7、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=33585f——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）6在上述条件下，如果风缸在纵向方向上受到最大冲击加速度3g，则其冲击力大小为3m风缸g，即1650牛顿。而这一冲击力小于卡带和尼龙垫块对风缸能够提供的最大静摩擦力33585牛顿。由此得出结论：风缸卡带组成在整体上能够满足设计要求。4.2T形螺栓的力学分析在工作状态下，T形螺栓主要受到沿螺栓轴向的拉应力的作用，

8、虽然在整个制动模块受到不同方向的冲击力时，T形螺栓也会受到剪应力的