一种机车车体一阶垂弯频率估算方法与流程

1.本发明属于轨道交通技术领域，具体涉及一种机车车体一阶垂弯频率估算方法。


背景技术：

2.在对机车进行设计的过程中，方案设计时间短，变化快，需要在极短的时间内知道大概的设计数据，包括机车车体的一阶垂向模态频率，以避开转向架的共振频率带，而在现有的对一阶垂向模态频率进行计算的方法中，通常是采用仿真分析手段先建立车体模型，通过模态计算，最终得到一阶垂弯频率，这种方法的优点是，计算出的一阶垂向模态频率结果较准确，但缺点是，计算时间长，不能够在设计阶段，快速得到一个估值。


技术实现要素：

3.为了解决现有的对于一阶垂向模态频率计算方式复杂、时间长的问题，本发明提供了一种机车车体一阶垂弯频率估算方法，该估算方法，是在机车的设计阶段，在确定方案时就可以通过对比的方式得到初步数据，让设计方案有数据支撑，便于在设计方案时即规避车体结构共振问题，并可在后期车体建模分析时，能够为一阶垂弯频率仿真结果提供参考。
4.本发明所采用的技术方案是：一种机车车体一阶垂弯频率估算方法，包括以下步骤：
5.s1：根据待设计机车的设计要求，选择与待设计机车参数相近的已投入使用或者设计好的机车作为参考机车；
6.s2：根据参考机车的车体静载挠度和前后旁承中心距估算待设计机车的车体静载挠度；
7.s3：根据步骤s2中估算出的待设计机车的车体静载挠度，以一阶频率计算公式估算出设计机车的车体一阶垂弯频率。
8.优选的，步骤s1中选择的参考机车为：与待设计机车具有相同的轴重，相同的转向架或具有相同重量、旁承位置、间距和刚度，相同的车体承载形式，车体结构相同，车体上设备分布趋势一致；
9.参考机车上的设备重量与待设计机车的车体上的设备重量变化在 10％以内；待设计机车车体上设备纵向安装位置与参考机车车体上设备纵向安装位置的变化，在参考机车前后旁承中心距的10％以内；参考机车车体已经完成车体仿真分析，该分析报告中包括车体静载挠度。
10.优选的，所述的具有相同的车体承载形式，具体为整体承载或车架承载。
11.优选的，所述的车体结构相同，具体为各车体横断面一致。
12.优选的，步骤s1中选择的参考机车为：待设计机车是在参考机车的基础上进行拉长或者缩短进行设计的。
13.优选的，步骤s2中，根据参考机车的车体静载挠度和前后旁承中心距估算待设计
机车的车体静载挠度具体为，应用以下公式：
[0014][0015]
其中，δ1为参考机车的车体静载挠度，δ2为待设计机车的车体静载挠度，l1为参考机车的前后旁承中心距，l2为待设计机车的前后旁承中心距。
[0016]
优选的，步骤s3中，以一阶频率计算公式估算出设计机车的车体一阶垂弯频率具体为，应用以下公式：
[0017][0018]
其中，f为待设计机车的车体一阶垂弯频率，g为重力加速度。
[0019]
本发明具有以下有益效果：
[0020]
采用本法的方法在机车的设计阶段，先对一阶垂弯频率进行估算，通过选择合适的参考机车，并根据参考机车的分析报告，提取参考机车的车体静载挠度，对比参考机车和设计机车的车体差别，估算出设计机车车体方案的车体静载挠度，然后将机车视为单自由度弹簧，以其一阶频率计算公式计算出的频率值，作为设计机车的车体一阶垂弯频率估算值，可以让设计师在确定方案时就通过对比方式得到初步数据，让设计方案有数据支撑，在对比数据齐备情况下，几分钟就可以得到结果，本发明方法主要用于辅助确定方案可行性，节省方案论证时间。
具体实施方式
[0021]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0022]
在本发明的描述中，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此其不能理解为对本发明的限制。
[0023]
一种机车车体一阶垂弯频率估算方法，包括以下步骤：
[0024]
s1：根据待设计机车的设计要求，选择与待设计机车参数相近的已投入使用或者设计好的机车作为参考机车；
[0025]
s2：根据参考机车的车体静载挠度和前后旁承中心距估算待设计机车的车体静载挠度；
[0026]
s3：根据步骤s2中估算出的待设计机车的车体静载挠度，以一阶频率计算公式估算出设计机车的车体一阶垂弯频率。
[0027]
参考机车的选择，可从两个方面进行，满足其中任何一个条件均可，第一是，具有如下规定的共同点和不同点，共同点主要包括：
[0028]
(1)参考机车与待设计机车具有相同的轴重；
[0029]
(2)参考机车与待设计机车具有相同的转向架或具有相同重量、旁承位置、间距和刚度；
[0030]
(3)参考机车与待设计机车具有相同的车体承载形式，即都是整体承载或车架承载；
[0031]
(4)参考机车与待设计机车具有车体结构相同，即各车体横断面一致(斜撑细节可不同，但应整体保持一致)；
[0032]
(5)参考机车与待设计机车具有车体上设备分布趋势一致；
[0033]
不同点主要包括：
[0034]
(1)参考机车上的设备重量与待设计机车的车体上的设备重量有变化，变化在10％以内；
[0035]
(2)车体上设备纵向安装位置(相对靠近的前后旁承中心)有变化，即待设计机车车体上设备纵向安装位置与参考机车车体上设备纵向安装位置的变化，变化在10％以内；
[0036]
(3)参考机车车体已经完成车体仿真分析，该分析报告中包括车体静载挠度。
[0037]
以上相同点和不同点，需要同时满足。
[0038]
第二是，待设计机车是在参考机车的基础上进行拉长或者缩短进行设计的，以此可以作为参考机车。
[0039]
步骤s2中，根据参考机车的车体静载挠度和前后旁承中心距估算待设计机车的车体静载挠度具体为，应用以下公式：
[0040][0041]
其中，δ1为参考机车的车体静载挠度，δ2为待设计机车的车体静载挠度，l1为参考机车的前后旁承中心距，l2为待设计机车的前后旁承中心距。
[0042]
主要为，从参考机车设计和分析中提取数据前后旁承中心距l1，车体静载挠度δ1，从待设计机车的设计方案中提取数据前后旁承中心距l2，假设未知数据车体静载挠度为δ2，应用上述公式，即可计算得出设计车体数据车体静载挠度δ2。
[0043]
以一阶频率计算公式估算出设计机车的车体一阶垂弯频率具体为，将上述中计算出来的设计机车的车体数据车体静载挠度δ2，代入如下公式：
[0044][0045]
其中，f为待设计机车的车体一阶垂弯频率，g为重力加速度。
[0046]
即可得到设计机车的车体一阶垂弯频率f，该频率为估算值，其结果较仿真计算结果偏大，但不超过10％。
[0047]
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上各实施例仅仅为本发明的较优实施例用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，当然更不是限制本发明的专利范围；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；也就是说，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内；另外，将本发明的技术方案直接或间接的运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明
的专利保护范围内。