高速列车橡胶外风挡结构设计及压缩量对其振动特性影响研究

作     者：俞成涛 顾铖 潘澳 徐磊 王加政 

作者机构：江苏理工学院机械工程学院 常州今创风挡系统有限公司 

出 版 物：《铁道科学与工程学报》 (Journal of Railway Science and Engineering)

年 卷 期：2024年

学科分类：08[工学] 082304[工学-载运工具运用工程] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：江苏省青蓝工程优秀青年骨干教师项目(202111)资助 

主　　题：高速列车 橡胶外风挡 有限元分析 振动特性 模态试验 

摘      要：为解决高速列车运行时，外风挡区域因复杂振动特性引发的剧烈振动和噪声，并有可能对外风挡结构造成进一步损伤等问题，采用有限元理论分析与模态试验验证相结合的方法，研究了高速列车橡胶外风挡结构的橡胶截面形状、材料硬度及橡胶肩部开口宽度对其振动特性的影响规律。针对不同橡胶外风挡结构形式，以及列车过弯时内、外侧外风挡产生的不同压缩量情形，分析了六种不同结构方案以及不同压缩量下外风挡的模态特性。搭建了外风挡试验台，通过模态试验得到其自振频率，验证了有限元分析的准确性。研究结果表明：通过改变橡胶截面形状与材料硬度，能够有效降低外风挡结构的固有频率，而改变橡胶肩部开口宽度对其固有频率几乎没有影响；进一步对不同压缩量下各种外部风挡结构方案的固有频率变化进行分析表明，随着压缩量的增加，各方案的固有频率总体呈下降趋势，其中方案四在各种压缩量下的固有频率均比其他方案更低。因此，通过实施模态分析方法，可系统地比较不同外风挡结构形式的固有频率差异，选择能够显著降低振动频率的优化设计方案，进而有效实现减振降噪，甚至减轻振动对外风挡结构可能造成的潜在损害。研究结果可为外风挡结构方案在减振降噪及结构损伤方面的优化设计提供指导依据。