本發(fā)明涉及軌道交通變流器振動控制領(lǐng)域，尤其涉及一種軌道交通變流器動力吸振器設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

隨著軌道交通產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，人們對乘車舒適性要求越來越高，動車和城軌等軌道車輛的振動問題越來越受到關(guān)注。變流器作為軌道交通車輛的關(guān)鍵設(shè)備，其內(nèi)在變壓器和冷卻風機等旋轉(zhuǎn)部件產(chǎn)生的振動通過連接部件向車體傳遞，最終在地板等位置體現(xiàn)，影響乘車舒適性。這類問題在以往的動車、地鐵等項目中已經(jīng)出現(xiàn)，變流器內(nèi)部振動引起車體地板振動超標而受到客戶投訴。針對這類問題以往采取的措施包括更換振動較小的振源(如采用振動更小的變壓器)和安裝減振器等，這些方法雖然都能解決問題，但同樣也具有一些明顯的缺點：若采用更換振動較小的振源，這種方法周期長，且成本很大，另外更換內(nèi)部振源往往動作較大，影響十分惡劣；采用減振器的方法對安裝借口要求較高，接口尺寸往往難以滿足，需要進行更改，且市場上普遍采用的金屬橡膠減振器具有一定的使用壽命，需要定期進行更換。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種操作簡單、可靠性高、成本低、減振效果好明顯的基于動力吸振的軌道交通變流器減振方法及設(shè)計方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：一種基于動力吸振的軌道交通變流器減振方法，根據(jù)變流器振動對車體振動影響的主要激勵頻率構(gòu)建翼板-質(zhì)量吸振器；將所述翼板-質(zhì)量吸振器夾裝在變流器安裝結(jié)構(gòu)與列車安裝結(jié)構(gòu)之間。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述翼板-質(zhì)量吸振器的固有頻率與所述主要激勵頻率之間的誤差小于預(yù)設(shè)的第一誤差值。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述變流器安裝結(jié)構(gòu)與列車安裝結(jié)構(gòu)之間夾裝有多個所述翼板-質(zhì)量吸振器。

一種基于動力吸振的軌道交通變流器減振方法，根據(jù)變流器振動對車體振動影響的主要激勵頻率構(gòu)建彈簧-質(zhì)量吸振器；將所述彈簧-質(zhì)量吸振器吊裝在變流器安裝結(jié)構(gòu)上。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述彈簧-質(zhì)量吸振器的固有頻率與所述主要激勵頻率之間的誤差小于預(yù)設(shè)的第二誤差值。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述變流器安裝結(jié)構(gòu)上吊裝有多個所述彈簧-質(zhì)量吸振器。

一種軌道交通變流器動力吸振器設(shè)計方法，包括如下步驟：

s1.獲取變流器振動對車體振動影響的主要激勵頻率；

s2.以所述主要激勵頻率為吸振設(shè)計目標，設(shè)計動力吸振器；

s3.建立動力吸振器仿真模型，通過仿真驗證所述動力吸振器的固有頻率是否符合預(yù)設(shè)的設(shè)計要求，是則跳轉(zhuǎn)至步驟s4，否則跳轉(zhuǎn)至步驟s2；

s4.根據(jù)設(shè)計生產(chǎn)動力吸振器，在真實安裝條件下驗證動力吸振器是否符合設(shè)計要求，是則完成動力吸振器的設(shè)計，否則跳轉(zhuǎn)至步驟s2。

作為本發(fā)明的進一步改進，步驟s1的具體步驟為：對軌道交通車體及變流器進行振動試驗，確定變流器的振動激勵與車體的振動響應(yīng)之間的關(guān)系，根據(jù)車體的振動響應(yīng)確定主要激勵頻率。

作為本發(fā)明的進一步改進，步驟s2中所述設(shè)計動力吸振器包括：以主要激勵頻率為吸振目標，設(shè)計動力吸振器形式及參數(shù)，使得動力吸振器的固有頻率等于所述主要激勵頻率；

所述形式包括翼板-質(zhì)量吸振器和彈簧-質(zhì)量吸振器；

所述翼板-質(zhì)量吸振器的參數(shù)包括：翼板長度、翼板寬度、翼板厚度、質(zhì)量塊質(zhì)量、安裝位置；

所述彈簧-質(zhì)量吸振器的參數(shù)包括：彈簧剛度、質(zhì)量塊質(zhì)量、安裝位置。

作為本發(fā)明的進一步改進，步驟s3中所述預(yù)設(shè)的設(shè)計要求為：所述動力吸振器的固有頻率與所述主要激勵頻率之間的誤差小于2hz。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟s4的具體步驟包括：

s4.1.根據(jù)設(shè)計生產(chǎn)動力吸振器，并根據(jù)設(shè)計將動力吸振器實際安裝至軌道交通設(shè)備；

s4.2.在軌道交通設(shè)備的實際運行過程中測試動力吸振器的固有頻率、減振效果及可靠性是否滿足預(yù)設(shè)的標準，是則完成動力吸振器的設(shè)計，否則跳轉(zhuǎn)至步驟s2。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1、本發(fā)明的軌道交通變流器減振方法能夠有效控制變流器傳遞到車體的振動，具有操作簡單、可靠性高、成本低、減振效果好等優(yōu)點，能夠很好地解決變流器振動對軌道交通車輛車體影響的問題，特別適用于產(chǎn)品交付后的現(xiàn)場振動問題改造。

2、本發(fā)明的軌道交通變流器減振設(shè)計方法可有效提高動力吸振器的設(shè)計效率，提高動力吸振器的設(shè)計成功率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明具體實施例一軌道交通變流器減振方法示意圖。

圖2為本發(fā)明具體實施例二軌道交通變流器減振方法示意圖。

圖3為本發(fā)明具體實施例軌道交通變流器減振設(shè)計方法流程示意圖。

圖4為軌道交通變流器安裝結(jié)構(gòu)、振動傳遞示意圖。

圖5為軌道交通中變流器傳遞到車體的振動頻譜曲線圖。

圖例說明：1、車體；2、變流器柜；3、動力吸振器；4、連接件。

具體實施方式

以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實施例對本發(fā)明作進一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護范圍。

變流器內(nèi)部振源主要包括變壓器、電抗器等產(chǎn)生的電磁振動，冷卻風機等旋轉(zhuǎn)部件產(chǎn)生的機械振動，另外還包括流體流動產(chǎn)生的振動。電磁振動和旋轉(zhuǎn)部件產(chǎn)生的機械振動頻譜基本都屬于離散譜，電磁振動主要集中在電源頻率及倍頻附近，其中2倍電源頻率的振動尤為明顯(當電源頻率為50hz時，100hz電磁振動明顯)，而旋轉(zhuǎn)件產(chǎn)生的機械振動跟轉(zhuǎn)速強相關(guān)。流體流動產(chǎn)生的振動屬于寬頻振動，但能量較小，對車體影響較小。

如圖4所示，變流器產(chǎn)生的電磁振動、機械振動通過連接件(螺栓等)向車體傳遞，通過大量的研究后發(fā)現(xiàn)，大部分中高頻振動在傳遞過程中衰減，最終體現(xiàn)在車體地板等位置處的振動一般只有低頻區(qū)域的幾個離散振動。圖5是某車變流器振動在地板處的體現(xiàn)，具有典型的代表意義。由該圖可以看出，變流器振動對車體地板等的影響主要體現(xiàn)在個別離散頻率附近，其中大部分為2倍電源頻率的電磁振動。通過大量的研究確定，控制變流器在這些頻率的振動就可以解決其對車體振動的影響。

實施例一：

如圖1所示，本實施例的基于動力吸振的軌道交通變流器減振方法，其特征在于：根據(jù)變流器振動對車體振動影響的主要激勵頻率構(gòu)建翼板-質(zhì)量吸振器；將翼板-質(zhì)量吸振器夾裝在變流器安裝結(jié)構(gòu)與列車安裝結(jié)構(gòu)之間。翼板-質(zhì)量吸振器的固有頻率與主要激勵頻率之間的誤差小于預(yù)設(shè)的第一誤差值。在本實施例中，變流器安裝結(jié)構(gòu)為變流器的安裝吊耳，列車安裝結(jié)構(gòu)為列車的安裝吊耳。翼板-質(zhì)量吸振器夾裝在變流器的安裝吊耳和列車的安裝吊耳的連接螺栓處。預(yù)設(shè)的第一誤差值為2hz。

在本實施例中，變流器安裝結(jié)構(gòu)與列車安裝結(jié)構(gòu)之間夾裝有多個翼板-質(zhì)量吸振器。圖1中僅用一個翼板-質(zhì)量吸振器為例來說明其安裝方式。在本實施例中，在變流器的每個安裝螺栓處，都安裝有一個翼板-質(zhì)量吸振器，用于吸收變流器通過螺栓向車身的振動傳遞。

如圖3所示，本實施例的軌道交通變流器動力吸振器設(shè)計方法，包括如下步驟：s1.獲取變流器振動對車體振動影響的主要激勵頻率；s2.以主要激勵頻率為吸振設(shè)計目標，設(shè)計動力吸振器；s3.建立動力吸振器仿真模型，通過仿真驗證動力吸振器的固有頻率是否符合預(yù)設(shè)的設(shè)計要求，是則跳轉(zhuǎn)至步驟s4，否則跳轉(zhuǎn)至步驟s2；s4.根據(jù)設(shè)計生產(chǎn)動力吸振器，在真實安裝條件下驗證動力吸振器是否符合設(shè)計要求，是則完成動力吸振器的設(shè)計，否則跳轉(zhuǎn)至步驟s2。

在本實施例中，步驟s1的具體步驟為：對軌道交通車體及變流器進行振動試驗，確定變流器的振動激勵與車體的振動響應(yīng)之間的關(guān)系，根據(jù)車體的振動響應(yīng)確定主要激勵頻率。

在本實施例中，步驟s2中設(shè)計動力吸振器包括：以主要激勵頻率為吸振目標，設(shè)計動力吸振器形式及參數(shù)，使得動力吸振器的固有頻率等于主要激勵頻率；形式為翼板-質(zhì)量吸振器；翼板-質(zhì)量吸振器的參數(shù)包括：翼板長度、翼板寬度、翼板厚度、質(zhì)量塊質(zhì)量、安裝位置。

在本實施例中，步驟s3中預(yù)設(shè)的設(shè)計要求為：動力吸振器的固有頻率與主要激勵頻率之間的誤差小于2hz。

步驟s4的具體步驟為：s4.1.根據(jù)設(shè)計生產(chǎn)動力吸振器，并根據(jù)設(shè)計將動力吸振器實際安裝至軌道交通設(shè)備；s4.2.在軌道交通設(shè)備的實際運行過程中測試動力吸振器的固有頻率、減振效果及可靠性是否滿足預(yù)設(shè)的標準，是則完成動力吸振器的設(shè)計，否則跳轉(zhuǎn)至步驟s2。

在本實施例中，預(yù)設(shè)的標準是指固有頻率與主要激勵頻率的誤差小于2hz，減振效果是按照主機廠要求根據(jù)實際情況制定的標準，可靠性為gb/t21563標準。

在本實施例中，變流器與動力吸振器共同構(gòu)成一個兩自由度系統(tǒng)，該兩自由度系統(tǒng)在振動中的運動方程如式(1)所示：

式(1)中：m1主振系質(zhì)量，即變流器柜的質(zhì)量；k1為主振系剛度，即變流器柜的剛度；m2為吸振器質(zhì)量；k2為吸振器剛度；x1為主振系位移；x2為吸振器位移；為主振系統(tǒng)位移對時間的二次求導(dǎo)，即加速度；為吸振器位移對時間的二次求導(dǎo)，即加速度；f0為作用在主振系統(tǒng)激勵力的幅值；ω為激勵力的頻率；t為時間。

在兩自由度系統(tǒng)中，可以推算出主振系的振幅a1如式(2)所示：

式(2)中，各參數(shù)的定義與式(1)中相同。

可以推算出吸振器的振幅a2如式(3)所示：

式(3)中，各參數(shù)的定義與式(1)中相同。

由式(2)可知，當動力吸振器的因胡頻率滿足式(4)所示公式時，主振系的振幅a1為0，此時動力吸振器的固有頻率與激勵頻相等，主振系振動能量全部被動力吸振器吸收。

實施例二：

如圖2所示，本實施例的基于動力吸振的軌道交通變流器減振方法，根據(jù)變流器振動對車體振動影響的主要激勵頻率構(gòu)建彈簧-質(zhì)量吸振器；將彈簧-質(zhì)量吸振器吊裝在變流器安裝結(jié)構(gòu)上。彈簧-質(zhì)量吸振器吊裝在變流器的安裝吊耳上，并且靠近安裝螺栓的位置。彈簧-質(zhì)量吸振器的固有頻率與主要激勵頻率之間的誤差小于預(yù)設(shè)的第二誤差值。在本實施例中，預(yù)設(shè)的第二誤差值為2hz。

在本實施例中，變流器安裝結(jié)構(gòu)上吊裝有多個彈簧-質(zhì)量吸振器。在變流器的安裝吊耳的每個螺栓附近，都吊裝有一個彈簧-質(zhì)量吸振器，以吸收變流器通過螺栓向車身傳遞的振動。

本實施例的軌道交通變流器動力吸振器設(shè)計方法與實施例一基本相同，不同之處在于步驟s2中的動力吸振器形式為彈簧-質(zhì)量吸振器。彈簧-質(zhì)量吸振器的參數(shù)為：彈簧剛度、質(zhì)量塊質(zhì)量、安裝位置。

上述只是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)落在本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。