【摘 要】
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车钩缓冲装置是在机车车辆行驶过程中连接机车与车辆或车辆与车辆的重要连接部件,它通过螺栓连接结构安装在车体上。列车行驶过程中车钩缓冲装置受到牵引力和冲击力的作用,且处于振动工况下,车钩与车体螺栓连接结构的紧固状态可能会因此发生改变,出现螺栓松动的现象。刚开始可能难以察觉,但若是长此以往,会影响到车钩缓冲装置的正常工作,不能保证行驶过程中车辆之间的稳固连接,关乎列车的安全行驶。因此有必要在螺栓出现问题
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车钩缓冲装置是在机车车辆行驶过程中连接机车与车辆或车辆与车辆的重要连接部件,它通过螺栓连接结构安装在车体上。列车行驶过程中车钩缓冲装置受到牵引力和冲击力的作用,且处于振动工况下,车钩与车体螺栓连接结构的紧固状态可能会因此发生改变,出现螺栓松动的现象。刚开始可能难以察觉,但若是长此以往,会影响到车钩缓冲装置的正常工作,不能保证行驶过程中车辆之间的稳固连接,关乎列车的安全行驶。因此有必要在螺栓出现问题之前及时了解车钩结构螺栓连接的紧固状态,来判断螺栓是否发生了松动以及是否满足工作要求。本文的主要目的是探寻高铁车钩螺栓连接结构紧固状态的识别方法。由于螺栓连接的紧固状态直接影响到结构的结合面刚度,而结构结合面刚度的变化会影响到结构的动态特性(固有频率、振型等),因此提出了车钩螺栓连接结构固有频率→结合面等效刚度→结构紧固状态的识别方法。具体工作内容如下:(1)车钩螺栓连接结构结合面有限元模型的建立。根据螺栓连接的紧固机理,以及车钩结构螺栓连接部分的设计参数,利用ANSYS软件建立了车钩螺栓连接结构结合面的有限元等效模型,每个螺栓连接部位都采用一组COMBIN14单元来等效。(2)车钩螺栓连接结构的工作模态分析。在现场对车钩结构进行了试验测试,通过对采集到的响应信号分析、处理,获得了不同紧固状态下车钩结构的模态参数固有频率,由此得到了螺栓在全松和全紧状态下车钩结构固有频率变化范围,为下一步有限元模态分析提供了数据支持。(3)车钩螺栓连接结构的有限元模态分析。利用ANSYS APDL语言编写了车钩结构等效模型有限元模态分析的循环求解命令流,得到了以结合面等效刚度为变量,相应等效模型的固有频率值,结合有限元模态分析与工作模态分析的分析结果,得到了各个紧固状态下,等效刚度与相对应固有频率的取值范围。(4)紧固状态识别方法的提出。设计并建立了以车钩螺栓连接结构固有频率为输入,结合面等效刚度为输出的模糊推理系统,完成了利用车钩结构固有频率对等效刚度的辨识。进而利用固有频率辨识的等效刚度值来表征车钩结构的螺栓连接状态,并以此对车钩螺栓连接结构的紧固状态进行了识别。
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