基于HyperWorks的高速轉(zhuǎn)向架基礎(chǔ)制動裝置模態(tài)分析
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近年來，隨著我國高速鐵路的迅猛發(fā)展，人們對高速列車的運(yùn)行穩(wěn)定性，安全性與舒適性的要求也越來越高，因此高速轉(zhuǎn)向架制動裝置的可靠性就顯得尤為重要。
SKTB-200型高速轉(zhuǎn)向架的基礎(chǔ)制動系統(tǒng)采用浮動液壓卡鉗式基礎(chǔ)制動裝置，如圖1所示，該結(jié)構(gòu)由夾鉗本體，支持架與安裝座三大部分組成。制動夾鉗本體采用懸臂式的安裝方式，結(jié)構(gòu)小型，輕量，內(nèi)有液壓制動缸。
SKTB-200型轉(zhuǎn)向架在高速運(yùn)行中產(chǎn)生的振動通過支持架傳導(dǎo)至夾鉗本體，制動時，活塞在液壓力的作用下伸出，夾鉗本體沿支持銷滑動，直到兩側(cè)閘片全部緊貼制動盤實(shí)施制動。
圖1 SKTB-200型高速轉(zhuǎn)向架基礎(chǔ)制動裝置實(shí)體模型
建立的耦合模型包括基礎(chǔ)制動系統(tǒng)的各制動部件（夾鉗本體、橫向支持銷、支持架、安裝座）。按照確定的連接方式，建立子結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)的有限元模型。為便于更好的進(jìn)行有限元模型的分析，有必要對模型進(jìn)行設(shè)置與結(jié)構(gòu)上的簡化，比如去掉了支持架頂端的倒角，圓角，安裝座上的通孔，以及支持銷上的橫向彈簧等，這些結(jié)構(gòu)上的簡化對建模和計(jì)算都非常有利。簡化后的子結(jié)構(gòu)及模型的材料屬性定義為：彈性模量為2.1x105MPa，泊松比取0.3，密度為：7.85x10-9t/mm3。網(wǎng)格統(tǒng)一采用solid45四面體單元，單元特征角度均為45度，最小單元尺寸均采用為2mm。為了節(jié)省計(jì)算時間，在滿足仿真精度要求的前提下，各子結(jié)構(gòu)分別采用了不同的單元尺寸，夾鉗本體為10mm，支持架與安裝座為8mm，而橫向支持銷為承載的關(guān)鍵部件，故采用較為稠密的網(wǎng)格，尺寸為4mm。各部件子結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)的三維有限元模型如圖2所示。
圖2 各部件的三維有限元模型
圖3 基礎(chǔ)制動系統(tǒng)的有限元模型
根據(jù)建立的系統(tǒng)有限元模型，在HyperMesh軟件中進(jìn)行約束與載荷的建立，利用OptiStruct進(jìn)行仿真分析，然后由HyperView讀出結(jié)果。采用分析得到的模態(tài)參數(shù)（主要是頻率和振型）來代替復(fù)雜的有限元模型。取其前12階模態(tài) ，前6階為模型的剛體模態(tài)，本文略去介紹，只考慮第7～12階的彈性體模態(tài)。
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