移动式架车机托架力学模型及关键参数分析

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架车机是列车维护、检修的-种重要非标起重设备。随着轨道交通，特别是城市地下轨道交通的发展，移动架车机呈现广阔的应用前景。移动式架车机是通过群组同步协调作业把车厢顶升到-定高度以便于检修和维护，故架车机的安全性，可靠性为人们所关注。架车机的发展有较长历史，研究者在架车机的结构设计以及在维护上做了不少研究工作 ，但在架车机力学研究方面却罕见有公开文献。然而，力学分析是在架车机设计，可靠性、安全性、使用寿命等重要性能分析的理论基矗架车机的托架是连接车架、传动机构和列车车厢的工作装置，为此，托架力学分析是架车机设计和性能分析的前提基矗针对架车机同步作业偏载工况，建立了托架力学模型，导出架车机受力计算公式，对托架结构系数对托架作用力影响规律进行系统分析，为架车机力学分析和优化设计提供理论依据。

2托架的力学模型2.1等效力学模型移动式架车机在工作时，由4台架车机同步上降来实现 节列车厢升降。由于存在同步误差，导致车厢倾斜，作用在托头上来稿日期：2012-1 1-27作者简介：詹尉昌，1956-，男，工程师，大学，主要研究方向：轨道交通维护设备研发228 詹尉昌等：移动式架车机托架力学模型及关键参数分析 第9期载荷产生偏载现象，架车机偏载作业工况，如图1所示。托架受力模型，如图2所示。

图 1架车机偏载作业工况Fill Car Machine Partial Load Operation Working Condition3 42图 2托架力学模型Fig.2 Brackets Mechanical Model忽略托架的结构形状，并把载荷和重力等效到托架中心等效到托架中心，得托架等效空间力系力学模型，如图 3所示。

图3托架的等效力学模型Fig.3 The Equivalent Mechanical Model of Brackets在图2或图3中，0为托架中心， 轴经过。点垂直于地面，Y轴经过 0点平行于地面，：轴经过0分别垂直于 轴和Y轴。Olo分别为4个滚轮中心，a为o。到o 的距离，z为o 到 作用力的距离，e 为丝杆对托架作用力 到。点的力臂； ～ 分别为车架对4个滚轮的法向作用力； ，～ 分别为车架对4个滚轮的切向作用力； ，、 和 分别为P衄和 G等效到托架中心0点等效力，计算方法如下如式1：。 GlGelP e 1，2，3，4为Eil，2，3，4对滚轮中心的力矩，其计算方法如式2：MirF，i l，2，3，4 2式中：r-滚轮半径。

为分析方便，假设：1模型为刚体；2不考虑加工和安装误差；3由于托架自重仅为总载荷的1～3%，故忽略托架自重。

为此，作用在托架上空间力学为线性系统，可用叠加原理进行分析。托架各个合反力可表现为等效力单独作用下产生反力之和，即 ：r 3 3 3 1 r ∑ ∑ ∑ l 3 J 式中： 、 和 -在P，qt，2，3单独作用下，丝杆对托架作用力、机架对第i/l，2，3，4个滚轮的法向力和切线力。

2.2 。单独作用下力学计算分别对x，y轴认力，对 轴蓉，得：- Fsle2 h∑二 .1∑ .0ll 1 。- .0 i1由结构对称性，得： ，。 ：.， ，. ，；把之代入式4的第三项得 ：l 。 ：。- . 5由于 .和 。是正压力和动摩擦力关系，故有：。 。 6由5和式6得： 。 ， ， 7结合式7和式2，并考虑力矩方向可得 ：4∑Mi，：0 8 il把式5～式8分别代入式4，得南 - 南 - 9t2.3 Po2单独作用下力学计算分别对x，y轴认力，对 轴蓉，得：l- e P：-等∑ ∑ ∑ -∑ ：0 二 /
1 厶 、 /1l ∑0 10 ：∑ 。0同2.3节推导过程 ♀方程组1o，得：F，2监
hue2F. z 瓣 e2 z 11z、 J 4 ，L O 、
lL ∑-∑-2 ∑No.9Sept.201 3轮 竺 载荷 滚 黧 崾和滚动摩擦系对托架的作用力
。 ～ ”寸捌 三兰什 邛u刀L架 . 同喜 篓鍪 啪3> ，以安全起见，取 n时为了分析方便把式14改；。 土烛光瞅，1弧 和聃 璨载荷系数
，为无量纲参数 式如下
.

f 7/南器 7量纲结构系数，避开了托架具体尺 嚣箕 系数兰 兰 以某进口 ； ” 在
其参数附近以非目标f标参数与口的关系 ～- 肥虽竹竺鬯4 撇 拗是 黼中 鳓凇之和 为有量纲的滚图 耋垒 型 a ～ 与 关系曲线Fi
图 托架载荷系数口与 蓉g1 .

eficienl and与230 机械设计与制造 No.9Sept.2013结构系数1-3分别为OtlOl3与卢2关系曲线图7托架载荷系数 与 关系Fig.7 Relationship of Bracket Loading Coeficient and与1-3分别为 q 与 关系曲线图 8托架载荷系数 与 关系Fig.8 Relationship of Bracket Loading Coeficient and与4结论1根据架车机同步工作的偏载工况，建立了架车机托架作用力求解的力学模型，导出传动机构以及机架对托架作用力求解的计算公式。2在力学模型基础上，以典型产品的结构参数为依托
，进行托架的结构因子以及托架滚轮的等效摩擦系数对托架受力影响进行定性分析，并给出托架的结构因子确定的方法
。3托架力学模型、计算公式以及托架的结构系数和摩擦系数对托架力学性能影响的分析结果可为架车机优化设计和力学分析提供理论基础
。