关键词:阿根廷米轨 隔振系统 隔振系统参数 减振优化 动力包
引言
随着我国铁路列车运行速度的提升，其内部的振动和噪声随之增加，而用于连接车内部件与车体的传统结构减振降噪性能欠佳，严重影响了列车的运行质量以及乘客的舒适性和安全性，甚至可能造成车内结构和设备的损坏，降低列车的使用寿命。特别是在我国铁路实行全面提速以后，列车的安全性和舒适性要求成为提速的一大难题，对客车的减振降噪等性能提出了更高要求。
隔震器作为轨道交通车辆重要的元器件，具有良好的减少和消除振动的作用。良好的隔振系统应该尽量减小支撑处动反力的大小，从而达到控制振动噪声的目的。本文以中车唐山机车车辆有限公司设计的内燃拖车动力包混合动力机车为为，简要分析双层隔震系统的隔震性能。
1 隔震器位置
该动力包采用双层隔振系统，目的是对来自柴油发电机组的主要激振源进行隔离。柴油发电机组和冷却单元（散热器）与框架之间的隔振器称为一级隔振器组[1]，一级隔振器组由5个锥形隔振器组成（编号为：1-1,1-2,1-3,1-4,1-5）；框架与车体底部连接的隔振器称为二级隔振器组，二级隔振器组由4个V型隔振器
组成（编号为：2-1,2-2,2-3,2-4）。各隔振器位置及编号如图1所示。
图1 各隔振器位置
2 一级隔振器的刚度设计
通过对动力包隔振器安装位置的分析，可知隔振器安装位置相对3个惯性轴都不对称，且1-1隔振器与其它隔振器在z向不在相同高度。如果各隔振器选用相同刚度，6个自由度的振动模态将严重耦合，各方向振动的相互影响，将恶化系统隔振性能。因此，需通过隔振器刚度的合理匹配，减小6个自由度的振动模态的耦合和相互影响，优化系统隔振性能。在这种复杂条件下，为提高解耦度并使机组保持平衡状态，可将柴油发电机组隔振器分为3组，其中1-1隔振器与其它隔振器垂向高度不一致可将其单独分为一组，1-2与1-3分为一组，1-4与1-5分为一组。在隔振器安装位置相对惯性轴不对称的情况下，设法做到相对惯性轴隔振器弹性(力)对称布置。根据图2所示的一级隔振器相对柴油发电机组质心的位置，计算得出三组隔振器垂向刚度需满足：
图2 一级隔振器相对柴油发电机组质心的位置
按照拟选隔振器类型的刚度范围、安装限制和隔振需要，机组垂向（z向）频率控制在8Hz附近，这样才能保证机组的稳定，6mm左右的隔振器静变形量也能满足安装要求。根据机组总质量，隔振器的垂向（z向）总刚度下限应为左右，即三组隔振器垂向刚度满足如下边界条件：
隔振器3向刚度中，为降低主要激励（倾倒力矩）方向（x向）的模态频率和耦合度，在隔振器z向刚度一定的情况下，应在y向选较小的刚度；而在x方向（列车运行方向），为提高柴油发电机组的稳定性，同时考虑到该方向没有重要激振力作用，应选较大的刚度。参考该类隔振器3向刚度特性，一级隔振器三向刚度比例的初值选为
纵（x）：横（y）：垂（z）=1.47:0.8:1.0
3 二级隔震器的刚度设计
二级隔振器的安装位置相对构架质心（含附属装置）沿3个惯性轴都不完全对称，但相对x轴对称较好，相对y轴对称较差。为提高解耦度、保持机组静平衡和方便对隔振系统进行生产和维护，框架隔振器在y轴两侧分为2组，隔振器2-1和2-4刚度相等，隔振器2-2和2-3刚度相等，做到相对y轴弹性力对称。根据二级隔振器相对机组总成总质心的位置，计算得出柴油机一侧二级隔振器（2-1和2-4）与另一侧二级隔振器（2-2和2-3）刚度比值为0.49:1[3]。
4 双层隔振系统的隔振特性分析
采用上述隔振器动刚度进行计算，系统在主要激振力方向（绕x轴）的传递率曲线如图3所示。
图3 主要激振力方向（绕x轴）的传递率曲线
系统各峰值频率分别为：3.6Hz、6.9Hz、9.5 Hz、11.6 Hz、36.2 Hz，有效避开了柴油机中41 Hz以上的柴油机倾倒力矩主简谐成分，也基本避开了柴油机中13.7 Hz 、15 Hz、16.7 Hz、20 Hz、26.3 Hz、27.5 Hz、30 Hz等激励成分，避免系统在主要激振力方向引起共振。
5 结论
双层隔振系统能有效避开了柴油机中怠速以上转速的柴油机倾倒力矩主简谐成分，同时也基本避开了柴油机中其他谐次成分的激振力，达到更好的隔振效果。
参考文献
[1] 肖斌．柴油机双层隔振台架主动隔振技术研究[D]．哈尔滨工程大学，2008．
[2] 孙玉华，董大伟，闫兵，等．柴油机双层隔振系统刚度优化及试验分析[J]．内燃机学报，2014，32(2)：186—191．
[3] 段红杰，宋学谦．汽车双层隔振系统的简谐振动隔离及参数优化[J]．机械设计与制造．2007(03)：21．23．
论文作者:潘丽宁,, 兰琪
论文发表刊物:《科学与技术》2019年13期
论文发表时间:2019/12/5
标签：隔振论文; 刚度论文; 系统论文; 机组论文; 位置论文; 质心论文; 柴油机论文; 《科学与技术》2019年13期论文;