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钢轨扣件中减振橡胶的重要性

发布时间:2018-11-27点击:31次

钢轨扣件中减振橡胶的重要性
  铁路钢轨扣件系统是轨道结构中的重要减振元件,其弹性优劣直接影响列车运行的平稳性和舒适性。尤其在轨道交通高铁、地铁等高速铁路列车运行速度不断提高的今天,钢轨减振扣件的弹性对轮轨系统的影响程度越来越明显。
  为了满足高速铁路列车的运行品质,优化设计钢轨扣件的动态特性,使钢轨扣件在轨道整体结构中发挥其应有的作用,已成为轮轨关系研究过程中的一项重要任务。钢轨扣件的主要减振元件通常采用工程橡胶。工程橡胶特殊的微观结构使其兼具黏性液体和弹性固体双重力学特性,在产生动态应力-应变时,一部分能量像势能一样贮存起来,而另一部分能量则以热能的形式消耗掉。
  工程橡胶的这种独特的力学特性和耗能机理不仅与橡胶材料的配方、环境温度有着密切关联,也与作用在结构上的激励频率和振幅有关。然而,目前轮轨耦合动力学特性研究过程中,钢轨扣件系统的刚度参数和阻尼系数均采用线性简化的方法。这种简化的动刚度系数正是用来克服橡胶动态特性所带来的误差。在列车运行速度较低的情况下该系数可以在一定程度上满足精度要求。然而,高速列车运行速度不断提高对扣件系统减振橡胶材料的变形能力提出更高的要求,对动态频率特征的影响也更加显著。
  此时,只能在一定程度上近似反映橡胶材料动态特性的线性动态刚度系数已暴露出诸多缺陷,其中最重要的就是忽略了该减振元件的非线性特性,更无法揭示橡胶材料的频率和位移特征。由于橡胶减振元件在各个领域均有广泛应用,比如大型、中小型、微型机械产品中的橡胶减振、隔振装置,以及减振降噪装置,针对各个实际应用领域中橡胶原件的研究已较为深入。橡胶材料的非线性系统建模也已经成为系统辨识领域中的一个前沿课题。
  对轨道结构弹性扣件减振橡胶而言,由于轮轨系统中橡胶减振元件始终处于被迫受压状态,响应位移在一平衡的负值附近波动,橡胶元件内部的恢复力也始终保持周期性变化的负压力。
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