文档介绍：深圳地铁 2号线一系安全吊改进设计摘要: 介绍了深圳地铁 2 号线一系安全吊发生裂纹的原因分析及设计改进。关键词:一系安全吊;裂纹;原因分析;设计改进深圳地铁 2 号线车辆于 2010 年先后投入运营,在 2013 年 12 月对车辆进行检修过程中发现部分转向架一系安全吊存在贯穿性裂纹。长客股份通过对材料的化学成分分析、线路测试、有限元分析等方法确定了裂纹产生的原因,并对一系安全吊进行了结构优化。 1 一系安全吊结构深圳地铁2 号线一系安全吊由钢板机加而成, 钢板材质为符合 EN1002 5 标准的 S355J2C+N , 厚度为 15mm , 该起吊板与轴箱之间采用 级 M12x9 0 螺栓和 8 级防松螺母进行连接的, 紧固力矩为 80Nm 。裂纹位置为安全吊的螺栓安装孔处,见图 1。 2 原因分析 材质分析(1 )宏观检查。安全吊的断裂位置均发生在安全吊下端部的一个螺栓孔处。经检查,断裂安全吊的断口形貌均呈现双向弯曲疲劳断口特征。(2 )化学成分分析。在断裂起吊板上截取材质分析样品,起吊板的材质化学成分分析符合 EN10025-2-2004 标准中 355J2 C+N 钢的要求。(3 )金相检测。金相检测断裂起吊板在断裂位置的截面区既无材料冶金缺陷, 也无加工缺陷, 断裂起吊板的基体金相组织为正火组织, 略呈带状分布。(4 )材质分析结果。起吊板材质符合标准要求,且无材料冶金缺陷和加工缺陷,开裂的断口表面有疲劳贝壳弧线,说明该件属于疲劳断裂。 线路测试分析(1 )安全吊模态分析。对安全吊进行了有限元模态计算,安全吊一阶固有频率为 371Hz ,振型为横向弯曲。线路测试前,对安全吊进行了模态测试,一阶固有频率为 346Hz ,测试结果与计算结果相似。(2 )振动加速度的数据分析。根据全程线路测试的试验数据分析, 轴箱加速度没有存在特别大的区间, 而安全吊横向加速度在部分区间如赤湾- 蛇口、蛇口- 海上世界两个区间异常, 幅值达到-300g ―+400g , 正常线路为-150g ― 150g ,初步推测该这两个区段部分线路存在波浪型磨耗,车辆通过时,轴箱加速度频域与安全吊固有频率产生共振所致。根据车辆运行速度可推算线路波浪形磨耗波长为 左右, 与工程实际经验值相符,因此可认定线路存在波浪形磨耗。(3) 波磨线路的数据分析。截取波磨区段( 蛇口- 海上世界) 的数据进行 FFT 变换,对数据进行 STFT 变换,均在 300Hz 左右频率,与安全吊发生共振。时域、频域传递关系分析结果显示, 轴箱垂向加速度传递至安全吊, 无放大现象; 轴箱横向加速度传递至安全吊, 将其放大数倍; 波磨线路上波磨频率与安全吊一阶模态发生共振,导致结构产生疲劳破坏。(4 )安全吊动应力频率成分分析。安全吊动应力的主要能量集中于一阶固有频率附近。安全吊的绝大部分能量集中于 300-350Hz 之间, 该频带不随运营速度的变化而变化。为分析各个能量所占比重,将动应力 320-360Hz 带通滤波。滤波后幅值下降不明显,说明该频带能量较高,是造成