高原机车悬挂方案对车辆振动特性的影响

针对青藏铁路冻土带路基下沉问题,为了实现高原机车转向架低动力作用,基于车辆多体系统动力学理论,建立了两种不同悬挂方案的高原机车动力学模型,研究了不同一、二系悬挂刚度比μ对车体、构架以及轮轨垂向振动的影响。发现一、二系悬挂刚度比在0.5~3范围内变化时,轮轨垂向力和构架垂向振动加速度增大了11.24%和12.2%,车体平稳性指标和垂向加速度分别减小了11.3%和15%,并分析了高原线路上两种悬挂方案机车动力学特性。计算结果表明,选择刚度较大的二系悬挂,虽然一定程度上恶化车体平稳性指标,但较小的一系刚度在中低速范围内,能够降低由轨道不平顺引起轮轨垂向冲击,显著抑制了对轨下部分损伤较大的低频振动,减小运行过程中机车对轨下部分的损害。     

轮对结构弹性对高速转向架稳定性的影响

为了研究轮对扭转、弯曲和伞形特征模态对转向架稳定性的影响,将轮对分别视为刚性体和弹性体,建立了车辆-轨道系统动力学模型。根据UIC518,使用构架横向振动加速度和车轮导向力之和的均方根值来评定转向架横向稳定性。研究结果表明:影响转向架横向稳定性的特征模态主要为轮对1阶对称和反对称弯曲模态。当车辆运行速度为500 km/h时,弹性和刚性轮对模型构架横向振动加速度均方根值分别为4.69 m/s2和4.14 m/s2,车轮导向力之和均方根值分别为16.35 k N和14.79 k N。当车轴刚度降低时,轮对模态特征频率降低,构架横向振动加速度和车轮导向力之和的均方根值增大,故车辆运行临界速度随车轴刚度的降低而降低。因此,在轮对轻量化设计时,应同时兼顾车轴结构刚度。     

弹性构架对车辆系统动力学影响研究

以CRH3型动车组构架作为研究对象,基于子结构方法和模态综合法建立柔性构架,利用SIMPACK多体动力学软件建立车辆系统刚柔耦合动力学模型,分析不同速度条件下不同刚度的弹性构架对车辆系统动力学的影响。研究结果表明:构架刚度对车辆运行平稳性影响较小;车辆速度较高时,弹性构架的振动幅度和振动加速度幅值明显地比刚性构架的大;脱轨系数和轮轨垂向力随着构架刚度的减小而减小,因此适当的减小构架刚度能够改善车辆运行稳定性。     

高速动车组振动传递及频率分布规律

运行速度提高后,列车对轮轨激扰的敏感性增强,轮轨激扰频率范围进一步增大,深入研究高速动车组振动及传递规律对全面认识车辆系统振动特性具有重要意义。在车辆上布置加速度和空气压力传感器,获得了武广客运专线高速动车组车辆轴箱、构架以及车体振动加速度和隧道通过车体表面气压变化,给出振动加速度功率谱密度计算方法;对照列车运行速度图,分析典型工况如高速直线、低速直线、道岔通过以及气动压力等工况下,列车系统关键部件振动加速度峰值、幅值、主振频率以及振动频率变化、能量衰减和传递规律;在引入加速度谱的基础上,给出了测试里程内系统振动频次和振动幅值之间对应关系。研究结果表明,与列车运行速度和车轮半径对应的轮轴转动频率在轮对、构架和车体振动中均有明显体现;列车运行速度越高系统振动加速度峰值越大,道岔通过可激起车辆系统振动幅值更大的振动,隧道通过气压变化对车体振动有明显影响;高速列车轮轴系统主振频率一般为400～600 Hz,构架为0～50 Hz、车体主要为0～2 Hz;从轮轴、构架到车体这一振动传递过程中,车辆系统加速度谱密度和幅值一般呈两个和一个数量级衰减趋势。     

弹性架悬式电机悬挂参数对动车振动性能影响

利用多体动力学软件SIMPACK建立某动车组单车模型,分析弹性架悬式牵引电机悬挂节点横向刚度和垂向刚度对车体、构架和牵引电机横向与垂向振动加速度的影响情况。结果表明,电机悬挂节点刚度变化对车体振动情况影响较小,对构架和电机影响较大。最后得到悬挂节点横向与垂向刚度的最佳选取范围。     

基于刚柔耦合的直线电机转向架动力学分析

为了探究电机连接杆件在被考虑为柔性体时对直线电机地铁车辆系统动力学的影响,通过ANSYS建立某地铁车辆直线电机连接杆件的有限元模型,并对其进行子结构分析、模态分析,再将分析结果导入SIMPACK中,对车辆刚柔耦合系统进行建模和动力学仿真,并将结果与多刚体车辆动力学系统进行比较。结果表明:连接杆件结构振动对电机的垂向振动加速度影响较大,对轮轨垂向力和转向架构架的垂向加速度均具有一定影响。该结果可对架悬直线电机地铁车辆电机定位刚度的选取提供一定参考。     

大功率永磁直驱机车叠片联轴器振动特性分析

为了研究叠片联轴器在永磁直驱机车转向架上运用的安全可靠性,分析在轨道激励作用下叠片联轴器的振动特性,对永磁直驱机车进行了小环线试验,实时监测叠片联轴器及安装位置的加速度变化情况.使用最小二乘迭代法对高速状态下叠片联轴器进行了模态参数识别,获取了联轴器各阶模态参数.根据振级落差定义对高速状态下联轴器的横向、垂向和纵向振动传递特性进行了分析.最后,总结了不同位置的加速度冲击范围随速度等级的变化规律以及加速度RMS值衰减率随位置的变化情况.振级落差分析表明,位置(c)的三方向隔振效果均较好,位置(e)横向隔振效果优于垂向和纵向.采用加速度冲击范围和RMS值衰减率评价,同样得出了位置(c)振动有效衰减的结论.结果可为叠片联轴器在永磁直驱机车转向架上的应用及优化设计提供一定参考.     

高速铁路客车振动特性试验研究

针对车辆线路跟踪试验所测得的各主要部件的三向振动加速度值,通过时域统计和频域分析方法提取数据的主要特征,探究轮轨激扰产生的振动能量从轴箱到构架、构架再到车体的传递关系。研究结果表明,由于车辆的一系悬挂系统刚度和阻尼比较大,其对于高频垂向振动有明显的隔振减震作用,但对于低频振动的隔振效果有限。二系悬挂系统对于低频振动则具有很好的隔振减震作用,很好地弥补了一系悬挂系统的不足之处,传递至车体的振动能量和幅值都明显成数量级衰减了。     

电动机减振器参数对弹性架悬机车动力学的影响

目前国内外高速机车驱动装置弹性架悬可分为摆杆位于非电动机侧和电动机侧两种结构,针对某2B0轴式高速电力机车,通过数值仿真分析电动机减振器参数对上述两种悬挂结构动力学性能的影响,并比较了两种驱动装置对应机车的动力学性能。结果表明:改变电动机减振器阻尼和电动机减振器距吊耳相对位置,机车非线性临界速度和轮轴横向力有大幅度变化,且存在合适的电动机减振器阻尼和相对位置,使机车兼顾较高的非线性临界速度和较低的轮轴横向力;综合两种驱动装置悬挂结构机车动力学性能结果,除非线性稳定性外,两车的直线运行性能和曲线通过性能差异均较小。故驱动装置摆杆位置的选择主要从结构空间尺寸的角度,同时要关注电动机减振器的参数优化。     

B0-B0机车横向晃动现象研究

为解决某B0-B0机车在试验时出现的低频横向晃动问题,应用Simpack建立了该机车动力学模型,从振动特性的角度出发,采用根轨迹法对该机车低频横向晃动的问题进行分析,探究关键悬挂参数对机车振动特性的影响。分析结果表明机车"复合振动"模态在分界速度点处发生模态轨迹的异常变化是机车低频横向晃动现象产生的原因。从减小轴箱纵向定位刚度、增大二系弹簧水平刚度、减小电机减振器阻尼等3个方面对机车进行综合整改,拉开机车"复合振动"模态和转向架蛇行运动模态之间的振动频率,可以有效解决机车低频横向晃动问题。非线性计算结果表明,综合整改后机车动力学性能满足安全运用的要求。现场试验的结果表明,综合整改后机车基本消除了低频横向晃动。     

单节八轴机车转向架动力学研究

针对B0B0-B0B0轴式的单节八轴机车转向架结构,提出一种采用中间构架连接两台B0转向架实现三系悬挂支撑车体,并应用单牵引杆直接连接两轴构架与车体传递纵向力的结构形式。该方案结构简单并能实现高粘着利用率,具有可行性和良好的动力学性能。三系悬挂使得机车车体具有优良的平稳性,同速度等级和轴重的2C0机车进行对比计算,机车R300 m小半径曲线通过时,机车导向轮对轮轴横向力及导向轮轮缘磨耗因子相对2C0机车减小35%左右;R800 m半径曲线通过时,轮轴横向力减小15%,轮缘磨耗因子减小23%。     

跨座式单轨车辆动力学性能试验研究

针对某型跨座式单轨车辆,通过在车体和构架上布置加速度传感器,对车辆空载和满载时的加速度数据进行采集,基于GB/T 5599-2019对车辆的运行稳定性、运行品质、平稳性指标和舒适度进行评估.现场试验结果表明:该型车辆在90 km/h速度范围内,转向架未发生失稳现象,车体横向振动加速度和垂向振动加速度均小于2.5 m/s...     

车轮磨耗下车下悬吊系统振动特性研究

为研究高速动车组车下悬吊系统在车轮磨耗下的振动特性演变规律,建立考虑车体弹性振动和车下悬吊设备的刚柔耦合动力学模型,分析一个镟轮周期内车轮磨耗对车体和车下悬吊设备振动响应的影响。研究结果表明:车轮磨耗主要影响车下悬吊系统的横向振动,对垂向振动影响较小;在前5万km运营里程下,车体和车下设备的振动特性基本保持不变,随着里程的增加,车体和悬吊设备的振动特性不断恶化,当运营里程达到19.1万km时,车体和悬吊设备的振动加速度幅值达到了新轮下的2倍;车辆运行速度不高于140 km/h时,车轮磨耗对车体和设备的振动影响甚微,随着速度的增加,车轮磨耗对车体和悬吊设备的影响逐渐增大;通过选取合理的横向悬吊刚度可以有效抑制车轮磨耗对悬吊系统的影响,其取值范围在0.7~1.5 MN/m内比较合适。     

地铁线路钢轨波磨对车辆振动特性的影响

某地铁线路运营过程中,在通过波磨区段时车辆振动水平加剧,从而导致车辆的轴箱盖螺栓、一系悬挂弹簧等部件频繁发生疲劳断裂.为了研究钢轨波磨对车辆振动特性的影响,首先在车辆各主要部件上安装振动加速度传感器,然后在存在钢轨波磨的线路上开展车辆振动测试,根据获取的振动加速度数据来分析钢轨波磨、轨道结构及钢轨打磨前后条件下车辆轴箱、弹簧座、构架和车体地板的振动特性.结果表明:钢轨波磨对车辆轴箱、弹簧座和构架的振动影响较大,但对车体地板的振动影响不明显.轮轨系统振动在传递过程中,二系悬挂系统起到了较大的衰减振动能量的作用.当打磨后的钢轨波磨依然存在但波深显著降低的前提下,车辆轴箱和构架的振动水平显著降低,车体地板振动水平无明显变化.     

高速轨道结构振动及传递特性

高速列车的快速发展使板式无砟轨道得以广泛应用。利用有限元分析软件ANSYS和多体动力学软件SIMPACK,建立车辆-弹性轨道耦合动力学模型,分析车辆运行的安全性和平稳性,研究轨道系统的位移、加速度、加速度功率谱密度、载荷特性,以及不同速度对轨道系统的振动影响,并对系统振动的主要影响因素进行初步探究。结果表明,轨道结构的垂向振动位移、加速度及载荷在由上至下传递过程中呈递减趋势,且钢轨到轨道板的衰减幅度大于轨道板到底座;轨道系统的振动能量主要集中在0~150 Hz范围内,大于300 Hz的钢轨振动能量经扣件衰减后基本未被向下传递,且速度升高,功率谱密度峰值出现的位置向右移动;速度为300 km/h时,钢轨垂向加速度功率谱密度小于100 Hz的峰值频率主要与钢轨固有模态有关,大于100 Hz的峰值频率呈倍频关系,且与轨道系统固有属性相关。联合仿真提高了研究效率,揭示了车辆-轨道系统的垂向振动特性及传递规律,为工程应用提供了参考依据。     

机车牵引齿轮断裂对箱体振动影响分析

为获取机车牵引齿轮断裂状态下箱体的振动特征。首先得到齿轮断裂状态下的时变啮合刚度。然后将变化的齿轮啮合刚度引入斜齿轮动力学模型，建立考虑齿轮传动系统的机车车辆整车动力学模型，考虑轨道不平顺激励和实际运行工况，实现齿轮断裂状态下的箱体动力学性能仿真。仿真结果表明：主动齿轮和从动齿轮发生断裂故障时，箱体的加速度幅值都会明显增加，频域分析表明悬挂频率和啮合频率以及间隔为各自转频的边频为主要发生频率，在运营维护中，可以通过监测箱体的加速度信号来判断断齿故障的发生。     

转向架构架模态频率与疲劳损伤参数敏感性研究

转向架构架是车辆走行部主要承载结构,结构的疲劳强度可靠性是核心的设计指标。根据受力分析,构架弹性变形的载荷来自车体振动与轨道不平顺导致的超静定扭曲支撑。基于模态柔性并通过刚柔耦合车辆动力学仿真,分析车辆典型运行状态下构架模态参与系数;构架一阶扭转模态振动响应是构架变形的主要贡献量,且造成了横侧梁连接位置较大应力水平及损伤量;由于构架结构型式为H形,抽象了一种变扭转刚度的构架模型,通过改变耦合扭转刚度来改变构架扭转自振频率。通过惯性释放的准静态叠加法,分析扭转频率从0 Hz到45 Hz下构架不同位置的损伤量。侧梁各位置随着频率增加损伤量增大而横侧梁连接位置则随之降低且敏感性更强。确定了主变形条件下的等刚度设计原则,构架设计应提高横侧梁连接位置刚度。     

水平井套管损坏修复整形装置的受力分析

对水平井套管损坏修复整形装置进行了介绍。应用ANSYS软件对装置的运动机构进行静力校核,分析了活塞杆在最大负荷条件下的应力应变情况,确保装置的静态刚度及机械强度。应用ADAMS软件建立了装置运动机构的多刚体模型,对系统速度、加速度及位移曲线进行分析,并对关键部件驱动力矩进行运动仿真。通过分析确认装置达到了理论安全要求,为现场试验提供了依据。     

组合式爆炸容器联接螺栓的动力学分析

在分析螺栓受力状态的基础上 ,将一个承受内部中心点爆炸作用的螺栓联接三段组合式爆炸容器的各组合段和螺栓分别简化为刚体和弹簧 ,从而得到了一个三自由度弹簧 -质量系统。通过系统振动响应的分析研究 ,给出了联接螺栓的应变表达式。理论与实验结果的对比分析表明 ,螺栓的受力状态与容器的作用载荷以及联接刚度密切相关 ,对容器作用载荷的缓冲衰减并采用适当的方法降低法兰刚度是提高爆炸容器承载能力的重要途径     

机车驱动装置例行跑合试验台信号处理与分析

高铁、动车和地铁已经成为现代人们出行的重要交通工具,而其驱动装置的质量是出行的重要保障。随着列车运行频率和工作时长的增加,驱动装置受损或老化成为不可避免的情况。为了确保驱动装置安全可靠,在新造和大修时,需要对驱动装置进行跑合试验,来检验驱动装置零配件和装配的质量。机车驱动装置跑合试验台,通过检测机车驱动装置的振动信号(振动烈度,mm/s)和温升,来判别驱动装置零配件和装置的质量,从而把故障排除在源头之外。鉴于此,详细介绍了机车驱动装置例行跑合试验台振动信号的采集过程,通过小波分析等方法检测故障或亚健康状态,从而判断驱动装置的实际运行状况。