[發明專利]軌道扣件用軌下彈性墊板的非均勻剛度設計方法

無效

• 申請號: 200810230530.X
• 申請日: 2008-10-14
• 公開（公告）號: CN101398867A
• 公開（公告）日: 2009-04-01
• 發明（設計）人: 曾向榮;曾飛;王勇;吳建忠;申曉鵬
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工股份有限公司洛陽分公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務所
• 代理人: 符繼超

技術領域

本發明屬于軌道扣件墊板剛度設計技術領域，尤其是軌道扣件用軌下彈性墊板的非均勻剛度設計方法。

背景技術

軌下彈性墊板直接置于軌道之下，對軌道的減振和列車行駛的安全性能起著重要作用。一般來講，軌下彈性墊板的剛度越小，減振效果越好，但剛度越小則軌頭偏移越大，是矛盾的統一體，所以剛度的設計原則必須符合安全性能。在現有的所有軌道扣件中，軌下彈性墊板均采用均勻剛度設計方法。

軌下彈性墊板的實際受力情況是外側受力大，內側受力小，均勻剛度設計的軌下彈性墊板容易導致軌頭外翻，軌距擴張，影響安全性能。因此安全性能的考慮大大限制了軌下彈性墊板剛度的進一步降低，從而限制了整個扣件系統減振降噪效果的進一步提高。

目前尚沒有軌道扣件用軌下彈性墊板非均勻剛度設計方面的報道。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種軌道扣件用軌下彈性墊板的非均勻剛度設計方法，該設計方法旨在模擬軌道的實際受力情況，根據墊板不同部位的受力情況采用非均勻剛度設計，在降低彈性墊板整體剛度的前提下，減小列車行駛過程中軌頭外翻和軌距擴張，保證行車安全性。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

所述的軌道扣件用軌下彈性墊板的非均勻剛度設計方法包含以下內容：

I、軌道受力分析

給定F1為橫向受力，F2為垂向受力，合力F或稱側向力即軌道施加于其下的彈性墊板的力是不均勻的，也就是說軌下彈性墊板的受力是內側小、外側大；通常情況下F1和F2的取值標準依據線路車輛的實際情況而預先給定；

II、確定軌下彈性墊板的整體剛度值

軌下彈性墊板的整體剛度值與線路減振要求、安全要求、扣件整體性能有關，其整體剛度值為設計給定的目標值，它通過其下的第IV部模擬分析后進行驗證；

III、分配剛度值

先對軌下彈性墊板進行分區，將軌下彈性墊板沿垂直軌道方向分為三區，三區分別為彈性墊板外側、彈性墊板中部、彈性墊板內側，并對三區分配各自的剛度值，三區所分配剛度值的依據如I，即彈性墊板內側受力小則分配剛度小，彈性墊板外側受力大則分配剛度大，彈性墊板中部可有兩種剛度值分配：

①約為內、外側剛度值的平均值；

②為零，即墊板中部不受力；

上述三區的剛度值之和等于整體剛度值；

IV、模擬分析及驗證

將軌道、軌下彈性墊板材料參數和幾何條件、受力情況輸入MSC?Patran?&Nastran軟件，其中軌道、軌下彈性墊板的彈性模量、泊松比可通過查閱工具書或測試方法獲得；對軌下彈性墊板的三區分別建立彈簧模型，所分配的剛度值即為彈簧模型的彈性系數，對數組剛度分配方案一一進行分析，分析結束后選取軌頭偏移最小、且該偏移值小于國內設計院對軌頭偏移要求范圍的3.50mm之內符合設計要求的剛度組合，作為最終剛度值分配方案。

由于采用如上所述的技術方案，本發明具有如下優越性：

1、模擬列車真實運行條件，結果可信度高；

2、使彈性墊板在整體剛度不變的情況下，提高列車的行駛安全性；

3、在進一步降低彈性墊板剛度，提高扣件減振降噪性能時，列車仍能具有高的安全性能。

附圖說明

圖1是軌道受力及軌下彈性墊板分區示意圖。

具體實施方式

結合圖1，本發明的軌道扣件用軌下彈性墊板的非均勻剛度設計方法包含以下內容：

I、軌道受力分析

給定F1為橫向受力，F2為垂向受力，合力F或稱側向力即軌道施加于其下的彈性墊板的力是不均勻的，也就是說軌下彈性墊板的受力是內側小、外側大；通常情況下F1和F2的取值標準依據線路車輛的實際情況而預先給定；

II、確定軌下彈性墊板的整體剛度值

軌下彈性墊板的整體剛度值與線路減振要求、安全要求、扣件整體性能有關，其整體剛度值為設計給定的目標值，它通過其下的第IV部模擬分析后進行驗證；

III、分配剛度值

先對軌下彈性墊板進行分區，將軌下彈性墊板沿垂直軌道方向分為三區，三區分別為彈性墊板外側、彈性墊板中部、彈性墊板內側，并對三區分配各自的剛度值，三區所分配剛度值的依據如I，即彈性墊板內側受力小則分配剛度小，彈性墊板外側受力大則分配剛度大，彈性墊板中部可有兩種剛度值分配：

①約為內、外側剛度值之和的一半平均值；

②為零，即墊板中部不受力；

上述三區的剛度值之和等于整體剛度值；

IV、模擬分析及驗證