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[摘 要]本文通过介绍V型橡胶减震器技术在CRH3型动车组上的应用实例，提出了V型橡胶减震器选用时需考虑的技术参数和试验要求。
[关键词]CRH3型动车组 V型橡胶减震器
中图分类号：U266 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）12-0012-02
1.引言
随着现代工业的飞速发展，仪器设备的功率越来越大，转速越来越快，振动和噪声的危害也越来越突出。振动和噪声不仅影响产品质量和操作精度，缩短产品寿命，危及安全性，而且污染环境，影响人身健康。消除振动和噪声的有效方法之一就是减少振动源的振动和隔离振动的传递，目前为了改善动车组乘客乘坐的舒适性，车下大型设备部件与车体的连接多采用橡胶减震器连接方式。在车辆的运行过程中，橡胶零件不仅起到了柔性连接的作用，并且具有缓冲振动冲击的作用，能够同时承受来自轴向、径向、偏转等方向的多轴载荷和瞬态冲击，起到减振降噪的作用。为了使零件的静态刚度随着变形量增大而逐渐增大，零件经常设计有凹槽，以增加其变形量。在众多橡胶减震器中，V型橡胶减震器产品以其承载力大，刚度值选取范围广，且刚度值大的特点在CRH3型动车组被广泛的应用在吨级以上设备与车体的连接部位。
2.V型橡胶减震器在CRH3型动车组上的应用
CRH3型动车组车下设有牵引变流器、牵引变压器、单倍辅助变流器、双倍辅助变流器、充电机、蓄电池、车载电源箱、制动控制模块、污物箱，净水箱、空气压缩机、牵引电机通风机等大型设备，这些设备在与车体进行连接固定时需要在连接处安装橡胶减震器，用来减震降噪。其中牵引变流器、牵引变压器、单倍辅助变流器、双倍辅助变流器、蓄电池、净水箱属于吨级以上设备，均采用V型橡胶减震器作为与车体的弹性连接部件。
基于部件选购通用性的理念，CRH3型动车组采用外形结构一致，但刚度有区别的V型橡胶减震器 （如图1）。为增大连接刚度，CRH3型动车组V型减震器主体采用铸铝件，中间为橡胶，通过硫化处理将金属与橡胶融合在一起【1】。
在实际设备选用过程中，根据每个设备的重量和重心位置，通过理论计算出合适刚度的减震器进行安装。
（1）刚性连接体
（2）V型橡胶减震器
所采用的V型橡胶减震器由于其柔性和结构所限，不能直接将设备连接到车体上，需要通过螺栓连接将橡胶减震器固定到与之匹配的刚性吊座上，然后再通过强度等级高的螺栓渡连接到车体上【2】（图2所示为组合连接结构）
3.CRH3型动车组V型橡胶减震器力学要求
3.1 减震器的刚度参数
CRH3型动车组车下部件一般采用4点吊装，所采用的V型橡胶减震器需要遵守下列设计要求：
（1）在垂直方向上应能避开车体的固有频率fz，根据单载振动评估规则，来确定每个设备所需要的垂向刚度。
因为而
从而。
其中，Czdyn的计算对应了整个部件，所以应该考虑到每个部件所采用的V型橡胶减震器的数量。Czdyn为楔形支承件预拉伸状态下的刚度。初始载荷mg（重力）作为动载作用的参考点，动载幅度为0.15mg。
（2）设计要求：在自身重量下的垂直位移（位移值需满足CRH3型车安装间隙标准的要求，最佳值在8至10mm之间）
Czstat由无负荷状态下的重力（mg）以及相应的位移确定（Fz=0，uz=0）。
3.2 减震器的静态载荷
一般减震器安装完毕需要承载以下静态载荷：
（1）来自部件本身重量的静态载荷（mg）作为静止状态下的恒定垂向负载。
（2）少见的临时性的双倍重量（2mg）的垂向冲击静载。
（3）与运行方向成直角，幅度为0.5mg少见的临时水平冲击载荷，比EN12663规定的值大了一倍。大于0.5mg的力应该通过约束的路径直接传递到车体上。
（4）在运行方向上，幅度为1mg，少见的临时水平冲击载荷，比EN12663规定的值大了三倍。大于1mg的力应该通过约束的路徑直接传递到车体上。
根据3.1、3.2的力学要求，综合设备本身的重量和重心的数据便可以计算出每个设备所用V型橡胶减震器的静态刚度值，从而最终确定每个设备安装点对应的橡胶减震器的型号（由静刚度值区分）。实际运行过程中，动态刚度值是更值得关注的，当静态刚度值选定后，可以通过设定动静刚度比来计算出动态刚度值（不同的车型动静刚度比不同）
4.CRH3型动车组V型橡胶减震器的实验要求
通过第3部分力学参数的要求选定减震器型号后，还需要通过试验测定才能进行装车运用。
V型橡胶减震器型式试验要求：
（1）V型减振器的动刚度试验需要在23℃±2℃恒温、环境湿度为50±10%的室内进行。在不具备恒温条件的情况下，可在室温5℃～35℃下进行，但应在规定的温度环境调节后，取出试件在30min内完成试验。
（2）V型减振器需要按照以下坐标系定义：
（3）需要将试验样件安装到试验台工装上， 在Z方向施加V型减振器的额定承重mg（例如变压器一点受力为5KN）；
（4）施加简谐动载荷，动载幅度±0.15mg，需要设定试验加载频率（如6～7Hz）。
（5）试验数据的采集
试验过程中应采集V型减振器的动态载荷和动态变形位移数据。试验数据处理
对试件加上正弦波形的载荷，记录载荷-变形曲线。V型减振器的动刚度Kd计算按照TB/T 2843-2007的规定，采用公式（1）计算得出：
Kd=P0/X0 （1）
式中，Kd——动刚度大小数值，N/mm；
P0——载荷振幅，N；
X0——变形振幅，mm；
然后利用公式（2）可以计算出V型减振器在承重mg下的固有频率：
（2）
式中，fn——V型减振器的固有频率，Hz；
Kd——动刚度大小数值，N/mm；
M——承载质量，kg；
通过试验测定，最终得出试验数据显示动态刚度值和固有频率，将此值与3中理论计算的数据对比，判定试验是否通过，只有通过试验的部件才能运用到动车组上。
5.结束语
V型橡胶减震器在CRH3型动车组上的成功运用，极大的缓解了该动车组在运行过程中受到冲击载荷作用时对设备的保护，同时也降低了由于设备本身电机的高频振动引起的噪声，提高了CRH3型动车组乘坐的舒适性。目前，该形式的减震器结构已成功的在CRH380BL、高速综合检测列车等高速动车组上再次成功使用。我们也相信在未来的动车组研制过程中，V型减震器技术的应用将会更加广泛。
参考文献
[1] 曹建国，张军梅.V型橡胶支撑弹簧的研制，第二届全国橡胶制品技术研讨会论文集，2003.
[2] 潘志刚，译.EN12663铁道应用-轨道车身的结构要求.2010，8.
[关键词]CRH3型动车组 V型橡胶减震器
中图分类号：U266 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）12-0012-02
1.引言
随着现代工业的飞速发展，仪器设备的功率越来越大，转速越来越快，振动和噪声的危害也越来越突出。振动和噪声不仅影响产品质量和操作精度，缩短产品寿命，危及安全性，而且污染环境，影响人身健康。消除振动和噪声的有效方法之一就是减少振动源的振动和隔离振动的传递，目前为了改善动车组乘客乘坐的舒适性，车下大型设备部件与车体的连接多采用橡胶减震器连接方式。在车辆的运行过程中，橡胶零件不仅起到了柔性连接的作用，并且具有缓冲振动冲击的作用，能够同时承受来自轴向、径向、偏转等方向的多轴载荷和瞬态冲击，起到减振降噪的作用。为了使零件的静态刚度随着变形量增大而逐渐增大，零件经常设计有凹槽，以增加其变形量。在众多橡胶减震器中，V型橡胶减震器产品以其承载力大，刚度值选取范围广，且刚度值大的特点在CRH3型动车组被广泛的应用在吨级以上设备与车体的连接部位。
2.V型橡胶减震器在CRH3型动车组上的应用
CRH3型动车组车下设有牵引变流器、牵引变压器、单倍辅助变流器、双倍辅助变流器、充电机、蓄电池、车载电源箱、制动控制模块、污物箱，净水箱、空气压缩机、牵引电机通风机等大型设备，这些设备在与车体进行连接固定时需要在连接处安装橡胶减震器，用来减震降噪。其中牵引变流器、牵引变压器、单倍辅助变流器、双倍辅助变流器、蓄电池、净水箱属于吨级以上设备，均采用V型橡胶减震器作为与车体的弹性连接部件。
基于部件选购通用性的理念，CRH3型动车组采用外形结构一致，但刚度有区别的V型橡胶减震器 （如图1）。为增大连接刚度，CRH3型动车组V型减震器主体采用铸铝件，中间为橡胶，通过硫化处理将金属与橡胶融合在一起【1】。
在实际设备选用过程中，根据每个设备的重量和重心位置，通过理论计算出合适刚度的减震器进行安装。
（1）刚性连接体
（2）V型橡胶减震器
所采用的V型橡胶减震器由于其柔性和结构所限，不能直接将设备连接到车体上，需要通过螺栓连接将橡胶减震器固定到与之匹配的刚性吊座上，然后再通过强度等级高的螺栓渡连接到车体上【2】（图2所示为组合连接结构）
3.CRH3型动车组V型橡胶减震器力学要求
3.1 减震器的刚度参数
CRH3型动车组车下部件一般采用4点吊装，所采用的V型橡胶减震器需要遵守下列设计要求：
（1）在垂直方向上应能避开车体的固有频率fz，根据单载振动评估规则，来确定每个设备所需要的垂向刚度。
因为而
从而。
其中，Czdyn的计算对应了整个部件，所以应该考虑到每个部件所采用的V型橡胶减震器的数量。Czdyn为楔形支承件预拉伸状态下的刚度。初始载荷mg（重力）作为动载作用的参考点，动载幅度为0.15mg。
（2）设计要求：在自身重量下的垂直位移（位移值需满足CRH3型车安装间隙标准的要求，最佳值在8至10mm之间）
Czstat由无负荷状态下的重力（mg）以及相应的位移确定（Fz=0，uz=0）。
3.2 减震器的静态载荷
一般减震器安装完毕需要承载以下静态载荷：
（1）来自部件本身重量的静态载荷（mg）作为静止状态下的恒定垂向负载。
（2）少见的临时性的双倍重量（2mg）的垂向冲击静载。
（3）与运行方向成直角，幅度为0.5mg少见的临时水平冲击载荷，比EN12663规定的值大了一倍。大于0.5mg的力应该通过约束的路径直接传递到车体上。
（4）在运行方向上，幅度为1mg，少见的临时水平冲击载荷，比EN12663规定的值大了三倍。大于1mg的力应该通过约束的路徑直接传递到车体上。
根据3.1、3.2的力学要求，综合设备本身的重量和重心的数据便可以计算出每个设备所用V型橡胶减震器的静态刚度值，从而最终确定每个设备安装点对应的橡胶减震器的型号（由静刚度值区分）。实际运行过程中，动态刚度值是更值得关注的，当静态刚度值选定后，可以通过设定动静刚度比来计算出动态刚度值（不同的车型动静刚度比不同）
4.CRH3型动车组V型橡胶减震器的实验要求
通过第3部分力学参数的要求选定减震器型号后，还需要通过试验测定才能进行装车运用。
V型橡胶减震器型式试验要求：
（1）V型减振器的动刚度试验需要在23℃±2℃恒温、环境湿度为50±10%的室内进行。在不具备恒温条件的情况下，可在室温5℃～35℃下进行，但应在规定的温度环境调节后，取出试件在30min内完成试验。
（2）V型减振器需要按照以下坐标系定义：
（3）需要将试验样件安装到试验台工装上， 在Z方向施加V型减振器的额定承重mg（例如变压器一点受力为5KN）；
（4）施加简谐动载荷，动载幅度±0.15mg，需要设定试验加载频率（如6～7Hz）。
（5）试验数据的采集
试验过程中应采集V型减振器的动态载荷和动态变形位移数据。试验数据处理
对试件加上正弦波形的载荷，记录载荷-变形曲线。V型减振器的动刚度Kd计算按照TB/T 2843-2007的规定，采用公式（1）计算得出：
Kd=P0/X0 （1）
式中，Kd——动刚度大小数值，N/mm；
P0——载荷振幅，N；
X0——变形振幅，mm；
然后利用公式（2）可以计算出V型减振器在承重mg下的固有频率：
（2）
式中，fn——V型减振器的固有频率，Hz；
Kd——动刚度大小数值，N/mm；
M——承载质量，kg；
通过试验测定，最终得出试验数据显示动态刚度值和固有频率，将此值与3中理论计算的数据对比，判定试验是否通过，只有通过试验的部件才能运用到动车组上。
5.结束语
V型橡胶减震器在CRH3型动车组上的成功运用，极大的缓解了该动车组在运行过程中受到冲击载荷作用时对设备的保护，同时也降低了由于设备本身电机的高频振动引起的噪声，提高了CRH3型动车组乘坐的舒适性。目前，该形式的减震器结构已成功的在CRH380BL、高速综合检测列车等高速动车组上再次成功使用。我们也相信在未来的动车组研制过程中，V型减震器技术的应用将会更加广泛。
参考文献
[1] 曹建国，张军梅.V型橡胶支撑弹簧的研制，第二届全国橡胶制品技术研讨会论文集，2003.
[2] 潘志刚，译.EN12663铁道应用-轨道车身的结构要求.2010，8.