快捷货运电力机车抗蛇行减振器关键参数优化分析

当前快捷货运研发技术日益成熟,开行快捷货运列车势在必行,与传统货车相比,快捷货运时速要求更高,电力机车的参数优化愈加必要.基于车辆动力学理论,采用仿真软件SIMPACK建立机车动力学模型,对抗蛇行减振器的节点刚度与阻尼特性进行优化研究.结果表明:抗蛇行减振器的节点刚度最优值为20 MN/m,当节点刚度高于此值时,轮轨横向力与磨耗指数均呈明显增加趋势.磨耗指数有效值始终随抗蛇行减振器阻尼的增大而降低,抗蛇行减振器的最佳阻尼特性为:当卸荷速度为0.01 m/s、卸荷力为15.6 kN时,机车轮轨横向力与磨耗指数达到相对最优状态.     

减振器特性参数对高速动车组临界速度的影响研究

为得到油压减振器特性参数对高速动车组临界速度和轮轨磨耗的影响,以CRH380B型动车组为实例,基于车辆动力学理论,采用动力学仿真软件SIMPACK建立动力学模型,对二系横向减振器、抗蛇行减振器的橡胶节点刚度和阻尼特性进行研究。结果表明:抗蛇行减振器橡胶节点刚度最优值在10~12 MN/m范围内,当节点刚度小于此范围时,临界速度显著下降,轮轨磨耗功率缓慢增加;节点刚度大于此范围时,临界速度缓慢下降,但磨耗功率急剧增加。二系横向减振器橡胶节点刚度对临界速度和轮轨磨耗的影响较小,其最优取值为4.25 MN/m。抗蛇行减振器和二系横向减振器阻尼特性对临界速度和轮轨磨耗均有一定影响。     

抗蛇行减振器动态性能研究

主要从橡胶节点刚度、油温、安装间隙、倾斜角度等方面对减振器阻尼特性影响进行分析,并基于SIMPACK建立我国某高速列车的动力学模型,仿真分析了橡胶节点刚度对车辆动力学性能影响,分析结果表明:橡胶节点刚度越大,吸收的能量越多,但是节点刚度过大,车辆动力学性能则会有所恶化,故应选取一个最优范围;油温越高,减振器吸收的能量有所下降;由于减振器长期服役带来的安装间隙对阻尼特性影响很大,间隙越大减振性能越差;倾斜角度对减振器吸收的能量几乎没什么影响,对动态特性有一定影响。因此,在减振器试验过程中,应当考虑油温、安装刚度以及安装间隙带来的影响,即减振器要注意散热,反力座刚度要足够大且无安装间隙。     

车端纵向减振器对动车组性能的影响

运用动力学软件SIMPACK建立了我国某高速动车组动力学模型,仿真分析了车端减振器卸荷速度、卸荷力对该动车组动力学的影响.这一研究对车端纵向减振器参数的设计及优化具有一定指导意义,即具有一定工程应用价值.动力学仿真结果表明:该动车组稳定性、平稳性随着卸荷速度增加有所恶化,当卸荷速度大于0.005m/s时,卸荷速度对车辆安全性影响较小;稳定性、平稳性随着卸荷力增加有所改善,当卸荷速度大于0.005m/s时,卸荷力对车辆安全性影响不明显.     

铁道车辆液压减振器非线性特性试验与动力学仿真

基于Maxwell模型推导出二系横向减振器和抗蛇行减振器的动态刚度和阻尼等非线性特性,对其分别进行温变特性和动静态特性试验,并基于车辆动力学仿真得出抗蛇行减振器参数对蛇行运动稳定性和运行平稳性的影响规律.结果表明:温变特性试验中的示功图、阻尼偏差率等数据验证了减振器基本参数符合设计要求;减振器动态特性与加载频率和位移幅值相关.针对某高速列车,提高抗蛇行减振器串联刚度或提高其卸荷力,可改善构架蛇行运动稳定性和行车的平稳性、舒适性,但提高其卸荷速度却起到反作用,一般需要取最优值范围.     

垂向减振器对铁道车辆动力学性能的影响分析

随着运行速度的不断提高,减振器在保持铁道车辆运行的安全性和乘坐的舒适性方面也发挥了越来越大的作用。在常规的动力学分析中,基本上只是考虑减振器的阻尼特性,忽略了减振器的端部连接刚度和卸荷特性等因素。在建立了充分考虑减振器的端部连接刚度、阻尼以及卸荷特性的减振器模型的基础上,结合铁道车辆的垂向简化模型,通过线性分析的方法研究了一系、二系垂向减振器的各参数对车体的频率响应和垂向平稳性的影响。并指出在进行减振器参数的选择和进行减振器相关的分析时,在阻尼特性的基础上还应增加对端部连接刚度和卸荷特性的关注。     

关于低温状态下高速动车组运行稳定性的研究

为了研究低温状态下高速动车组的蛇行稳定性,对我国某高速动车组的转臂定位节点和抗蛇行减振器分别进行了试验和仿真分析。试验结果表明,在正常工作温度范围内,温度越低,转臂定位节点的动态刚度与动态阻尼越大。在-50～20℃范围内,随着温度的降低,抗蛇行减振器动态刚度逐渐增加,温度越低,减振器动态刚度变化越明显;卸荷速度前,温度越低,动态阻尼越大;卸荷速度后,温度越低,动态阻尼越小;温度越低,动态阻尼变化越显著。仿真结果表明,随着温度的降低,车辆运行的蛇行临界速度先增大后减小,但是始终高于设计时速,说明温度的变化不会使列车失稳。     

车间纵向减振器特性参数对高速动车组动力学性能的影响研究

目前国内外高速列车中对于车间纵向减振器的应用较少。为了解车间纵向减振器对列车动力学性能的影响,根据CRH380B型动车组实际参数,运用动力学仿真软件SIMPACK建立装有车间纵向减振器的四动四拖八节编组列车系统动力学模型。通过改变车间纵向减振器的阻尼与节点刚度来分析其对列车平稳性、稳定性和曲线通过性的影响。分析结果表明：车间纵向减振器特性参数对车体横向加速度、车体摇头运动、横向平稳性指标等车体的横向动力学性能有一定影响,其中对车体1~3 Hz的低频摇头运动有明显的抑制作用,抑制效果达到了36.4%;但是车间纵向减振器特性参数对列车走行部的动力学性能影响相对较小。安装合理阻尼与节点刚度的车间纵向减振器能够有效地提升列车整体动力学性能。     

橡胶元件低温特性对车辆动力学性能的影响

橡胶弹性元件在轨道车辆中的普遍采用,对提高车辆系统安全性和平稳性具有重要的作用。为研究低温环境下橡胶弹性元件动态特性对城轨车辆动力学性能的影响,开展低温环境(-40℃～20℃)下转臂节点、叠层橡胶等橡胶元件动态参数测试,建立了低温环境下城轨车辆动力学模型并进行动力学仿真分析。结果分析表明:橡胶元件动态刚度随激振频率的增加而增大,动态阻尼随激振频率的增大而降低,两者随环境温度的降低有明显的增大趋势,且低温环境下的频变特性更为显著。随着环境温度降低,城轨车辆临界速度逐渐降低,横向平稳性呈现减小趋势,但对垂向平稳性影响较小。轮轴横向力、脱轨系数及磨耗指数等曲线通过性能随环境温度降低显著恶化,特别在橡胶元件玻璃化转变温度附近较为明显。     

二系空簧横向刚度对高速列车动力学性能的影响

基于动力学软件SIMPACK仿真分析了我国某高速列车二系空簧横向刚度对车辆动力学性能影响,并对二系空簧横向刚度进行了优化分析。仿真结果表明:车辆临界速度随二系空簧横向刚度增加有所增加;车辆横向稳定性、乘坐舒适性随二系空簧横向刚度增加有所恶化,垂向平稳性受其影响不大;轮轴横向力、脱轨系数、磨耗指数随二系空簧横向刚度增加变化不大,轮轨垂向力、轮重减载率随二系空簧横向刚度增加略有下降。该高速列车二系空簧横向刚度可以在0.1~0.2 MN/mm范围内进行选取,此时,车辆动力学性能在最优范围内。     

汽车减振器结构参数对性能的影响分析

对某型减振器进行三维流场仿真分析,与实验值作对比验证了模型的准确性,并利用建立的模型分析了减振器某些结构尺寸对其阻尼特性的影响。结果表明:随着活塞节流阀孔径、常通孔尺寸的增大,阻尼力减小,卸荷速度以及卸荷力减小;随着阀片组刚度的增大,开阀时刻延后,示功图面积增大;阀片刚度在一定范围内与阻尼力呈线性关系,超出一定范围非线性特性增强;弹簧对减振器阻尼力大小基本没有影响。     

节点刚度和惯质对减振器及轨道车辆悬挂性能的影响

为了研究节点刚度和惯质对减振器阻尼性能及悬挂减振性能的影响,基于等效原理和强迫振动原理,首次建立了统一的等效"质量-弹簧-阻尼"(MSD)模型和基于节点刚度和惯质的垂向动力学模型。数值分析结果表明:等效阻尼与原阻尼成比例关系,比例因子为刚度比、质量比、阻尼比和频率比的函数;等效MSD模型的振动特性与不考虑节点刚度时的趋势一致,但放大因子有所增加;节点刚度和惯质对减振器和悬挂系统特性的影响效果相反,但综合考虑节点刚度和惯质可以得到合理的悬挂设计。该结果为悬挂结构优化设计提供了一种新的思路和方法。     

机车车辆橡胶元件动态建模及其应用

橡胶的动态特性依赖于外界激扰的幅值和频率。为充分体现铁道车辆橡胶部件的真实物理特性,兼顾动力学仿真计算的精度和时间,基于弹塑性理论建立橡胶元件动态模型。分别用摩擦力和黏滞力表征橡胶的振幅相关性和频率相关性;计算分析简谐激励下橡胶元件的等效刚度和阻尼;将橡胶元件模型结合车辆-轨道耦合动力学模型,分析车辆通过曲线时一系定位节点力的动态特性。研究结果表明：摩擦力提供的等效刚度随激扰幅值的增大而减小,阻尼随激扰幅值的增大而增大;黏滞力提供的等效刚度和阻尼都随激扰频率的增大而增大;橡胶元件在车辆曲线通过的不同阶段可反映不同的动态特性。     

橡胶节点对全主动液压减振器的影响

液压减振器两端橡胶节点能够保护作动器的安全,但其参数会对减振器的性能产生很大影响。将节点等效成并联的弹簧阻尼系统,建立了作动器橡胶节点的动力学模型,理论分析了节点刚度以及作动频率对作动力滞后相位的影响。充分考虑液压阀和负载的影响,利用SIMPACK和MATLAB建立了液压作动器和车辆系统的联合仿真模型,并对不同节点刚度的情况进行了仿真分析。结果表明:对于较低的工作频带,节点刚度对实际输出到车体上的作动力影响不大,但会造成作动器活塞杆的作动位移产生很大差异。最后,给出了实际应用中合理选择橡胶节点参数的建议。     

油温对抗蛇行减振器特性和动力学性能的影响

为了研究抗蛇行减振器油液温度对其动态特性和整车动力学性能的影响,对我国某高速动车组抗蛇行减振器进行了试验和动力学仿真分析。试验结果表明,在油液正常工作温度范围内,减振器吸收的能量、减振器动态阻尼及动态刚度随油液温度的降低而增加;而当油液温度超出抗蛇行减振器油液正常工作范围时,减振器吸收的能量、减振器动态阻尼及动态刚度随油液温度降低而降低。仿真结果表明,在油液正常工作温度范围内,蛇行临界速度随油液温度的降低而增大,而当油液温度超出正常工作温度范围时,蛇行临界速度随温度降低而降低,油液温度对车辆平稳性、安全性影响并不明显。     

抗蛇行减振器不同性能状态的车辆动力学影响

抗蛇行减振器是高速列车悬挂系统中的关键零部件.通过抗蛇行减振器的实测性能退化数据和抗蛇行减振器的设定阻尼值,获取到不同性能状态的抗蛇行减振器性能数据.根据我国某型主力高速列车的动力学参数,建立车辆的动力学模型,结合不同性能状态的抗蛇行减振器性能数据,分析其对车辆动力学性能的影响.结果表明:在实际运行时,抗蛇行减振器的性...     

高速列车抗蛇行减振器动态与静态特性研究

分析了新、旧抗蛇行减振器以及抗蛇行减振器在不同安装长度时的动态特性与静态特性。研究结果表明:抗蛇行减振器在服役120万公里后,其静态特性变化不是很明显。其动态阻尼、动态刚度下降相对较明显,动态阻尼下降约为10%,动态刚度下降约为15%。随着幅值的增加,动态阻尼、动态刚度减小率均逐渐减小,动态刚度减小率没有动态阻尼变化明显。抗蛇行减振器不同安装长度时静态特性没有太大变化,动态刚度、动态阻尼随着安装长度的增加总体呈减小趋势,减振器安装长度每增加40 mm,动态刚度平均约减小5%~7%,动态阻尼平均减小约为2%~8%。因为它们静态特性都没有明显变化,故不能再根据Maxwell模型来分析其对车辆动力学性能影响,体现了Maxwell模型局限性。     

某地铁车辆横向减振器对平稳性的影响及优化

某地铁车辆出现振动异常问题,在对其进行分析和探究后,判断其与车辆横向减振器参数有关,因此展开了对其二系横向减振器相关参数的动力学仿真和线路试验工作。建立了地铁车辆动力学模型,分析了该车二系横向减振器阻尼、减振器数量、橡胶节点刚度对车辆动力学性能的影响。仿真结果表明采用单横向减振器情况下,车辆平稳性更好。在线路试验中,对采用单、双油压减振器的地铁车辆进行了平稳性测试,测试结果显示,在线路试验中采用单个横向减振器的车辆平稳性指标要优于采用双横向减振器的车辆,线路试验与理论分析一致,为地铁车辆横向减振器参数设计提供了参考。     

基于抗蛇行减振器实时特性的车辆动力学性能分析

利用流体建模仿真软件AMESim和多体动力学分析软件SIMPACK分别建立抗蛇行减振器和高速车辆的仿真模型,通过联合仿真比较抗蛇行减振器阻尼分别采用F—v实时特性曲线和等效线性阻尼时车辆的动力学性能,并对比分析车辆在抗蛇行减振器失效、车轮磨耗后车辆的运动稳定性。计算结果表明:采用F—v实时特性曲线时车辆的临界速度高于采用等效线性阻尼的临界速度,且运行平稳性也更好,但二者对车辆的曲线通过安全性的影响不大;减振器失效时,车辆的蛇行运动失稳临界速度显著降低。     

铰接系统减振器对虚拟轨道车辆动力学性能的影响

虚拟轨道车辆作为新型轨道交通，由于多节编组结构导致车辆自由度较多，可能会出现甩尾、横摆、折叠等不稳定现象，影响车辆行驶稳定性和平稳性。虚拟轨道车辆通过铰接系统进行连接，铰接系统阻尼较小，车辆易出现跑偏、失稳等情况，阻尼较大，则会降低列车的灵活性。基于某三模块六轴虚拟轨道车辆实际参数，建立车辆系统动力学模型，选择直线、换车道以及1/4圆曲线等典型工况，通过联合仿真等方法分析铰接阻尼对车辆动力学性能的影响。研究结果表明：直线工况下，增大阻尼系数能够有效抑制车辆的横摆角加速度，提高车辆的横向平稳性；在B级路谱、70 km/h工况下，阻尼系数为107N?s/m时，横向平稳性相比未安装铰接减振器降低14.1%，但对车辆垂向平稳性影响较小。换车道工况，阻尼系数过大或过小均会使列车的横向稳定性恶化，合理的阻尼系数将提高车辆的横摆阻尼比，减小车辆间的横向摆振，从而控制后部放大系数和轨迹偏移量；阻尼系数为107N?s/m时，后部放大系数显著减小，且轨迹偏移量由0.724 m降至0.511 m，减小29.4%。1/4圆曲线工况，增设铰接系统减振器将降低车辆的曲线通过性能，当阻尼系数为107N?s/m时，转...