车轮扁疤所引起的车辆系统振动特性分析

车轮扁疤所诱发的轮对弹性变形会导致车辆系统部件振动加速度增大,但目前相关研究主要采取刚体动力学模型。为更准确研究车轮扁疤对高速车辆振动特性的影响,在目前成熟且广泛已知的车辆-轨道耦合模型和车辆系统刚柔耦合模型的基础上,综合考虑车辆主要部件的弹性振动和轨道弹性振动的影响,建立改进的车辆-轨道动力学模型。结果表明,在扁疤作用下,轮对弹性变形对轮轨垂向力影响甚微,但对轴箱端盖垂向振动响应影响很大;扁疤所产生的冲击载荷经过转向架或者钢轨的传递作用,会导致同轴另一侧以及转向架同侧处的轮轨力产生小幅值波动;扁疤所在轮对的左右两个轴箱端盖振动加速度要远大于同一转向架的其他两处;在低速时,车轮扁疤对构架端部垂向振动加速度也有着不可忽视的影响。提出的研究成果揭示了车轮扁疤作用下车辆-轨道系统弹性变形的重要性,对车轮状态监控也具有重要意义。     

轮对旋转对高速列车气动性能的影响

转向架作为高速列车气动阻力的一个重要来源,其周围流场结构较为复杂。基于三维定常可压缩N-S方程和κ-ε两方程湍流模型,建立了高速列车空气动力学模型,采用有限体积法对时速为350 km/h的高速列车转向架空气动力学性能进行了数值模拟。研究了转向架周边流场结构和转向架阻力分布特性,结果表明:由于轮对的旋转,转向架轮对附近会产生较多的涡流,流场结构变得更复杂;考虑轮对旋转后转向架总阻力会有所增加,且分布规律也会发生一定的变化。     

基于SIMPACK的扁疤车轮轮轨冲击力学特性分析

为研究高速列车车轮多处扁疤引起的动力学问题,建立了CRH2型动车组的车辆-轨道动力学模型及车轮扁疤模型。采用变轮径扁疤模拟法,分析单处和两处扁疤的车轮引起的轮轨冲击响应,确定车轮两处扁疤时的扁疤长度、车速及扁疤间夹角变化对轮轨冲击的影响,进而确定CRH2型动车组安全运行时车轮扁疤限值,为高速动车组列车的行车安全提供了依据。     

高速列车可变轨距转向架设计

针对传统跨境车辆因各国轨距不同需更换转向架或乘客货物换乘存在转运缓慢的现状,设计了一种高速列车可变轨距转向架,该转向架与相应的地面变轨装置配合,可做到高速列车在运行过程中完成轮距的转换,从而实现列车在不同轨距下运行。相比目前采用统一线路、转运或更换转向架等方法,可变轨距转向架具有成本低、变轨时间短、机动性高等优势,为解决车辆在不同轨距线路运行提供了新的方案。     

高速列车转向架区域车内噪声控制及优化设计

高速列车的转向架区域上方为车内噪声最显著位置,采用试验分析和仿真预测相结合的方法,根据"声源-路径-响应"的车内噪声机理,研究了转向架区域上方的车内声振特性、转向架区域地板的结构优化以及转向架区域车内噪声预测。研究发现,转向架区域上方车内噪声在500～800Hz频率区段存在显著峰值。其中,500Hz以上主要来自于空气传声路径,200Hz以下主要来自于结构传声路径。车内噪声与地板的隔声量呈负相关,与地板的振动加速度级呈正相关。随着地板的隔声量不断增大或者加速度级不断降低,其对车内噪声的影响呈逐渐变小的趋势。该研究成果可为高速列车车内噪声控制提供参考和依据。     

雪粒参数对高速列车转向架区域雪粒堆积的影响

高速列车在风雪等极端环境下的运行性能日益被人们关注,而雪粒在列车转向架区域堆积会影响列车的行车安全。基于非定常雷诺平均Navier-Stokes方程和欧拉-拉格朗日多相流模型,将雪粒视为球形颗粒,采用三车编组形式,研究雪粒进入转向架区域的途径,并研究雪粒密度和直径变化对转向架区域雪粒堆积的影响。研究结果表明,大部分雪粒是从列车底部进入转向架区域的。随着雪粒直径和密度的增加,大部分转向架的雪粒堆积量减少。而位于头车一位端转向架的雪粒堆积量增加,这是由头车一位端转向架区域流场和几何结构复杂所导致的。雪粒较易堆积在转向架的构架、制动系统和驱动系统上。而且随着雪粒直径或密度的增加,这些部位上的积雪量占转向架积雪总量的比例越来越大。     

高速列车转向架区域积雪结冰数值仿真研究

高速列车在低温雨雪环境下运行时很容易在转向架区域形成积冰并严重劣化转向架动力学性能、威胁列车的运行安全。为了研究转向架区域的积冰过程,采用准瞬态的方法将积冰过程分成多个计算循环,每个计算循环由网格生成、流场计算、水滴和雪粒计算、转向架积冰和网格变形等组成,积冰过程采用基于壁面水膜流动的明冰模型。本研究中共进行三次计算循环,研究转向架各部件上水滴和雪粒的分布和收集系数,分析转向架各部件的积冰质量以及转向架积冰速率与时间的关系。研究结果表明,转向架区域的积冰主要分布在底部迎风面(构架底部、前后制动装置底部)、两侧垂向减振器和抗蛇行减振器、后制动装置、枕梁上表面以及前后轴箱等部件;构架、枕梁和前后制动装置上的积冰约占转向架总积冰质量的60%;三次计算循环中转向架区域总的积冰速率不断增大。     

基于Labjack U12的列车转向架振动测试

介绍采用Labjack U12数据采集卡对转向架的动态振动加速度测量方法。利用LabVIEW编程对振动加速度数据进行时频分析,得出了转向架的振动特点。     

高速列车部件对整车气动力的影响分析

采用基于三维稳态黏性Navier-Storkes方程及k-ε湍流模型,利用Fluent数值模拟含有风档、转向架和受电弓等不同几何复杂度的列车,与光滑车体比较,分析高速列车在稳态行驶时各个部件对整车阻力构成和列车升力的影响,以及探究产生这类现象的原因,为今后高速列车外形和各部件设计提供理论参考.     

高速列车齿轮箱振动特性分析与故障识别方法

基于EEMD和HT方法的先进性,将其应用于高速列车齿轮箱振动特性分析与故障识别。采用EEMD和HT方法分析了高速列车齿轮箱的振动特性,包括时域和频域特性。通过与连续小波方法的比较,探讨了EEMD和HT方法在高速列车齿轮箱故障识别与诊断中的应用优势。研究工作中得出的结论:1)EEMD和HT方法能较好地识别高速动车组齿轮的故障特征,比常用的连续小波变换具有良好的应用性能。2)有缺陷齿轮箱的振动幅度明显大于普通齿轮箱,其振动特性发生了显著变化。     

高速列车车轮多边形对轴箱的影响分析

为分析高速列车轴箱端盖脱落的原因,建立了轴箱端盖的有限元模型,通过模态分析得到了580Hz的固有模态,并依据模态试验验证了模态分析结果。经过和线路试验数据对比发现该固有频率和20阶多边形的激励频率很接近,针对这一情况应用多体动力学软件建立了包含轴箱和端盖的车辆动力学模型并对轴箱端盖的振动特性进行分析。结果表明:端盖处的加速度要远远大于轴箱体上的加速度,结合频谱分析可以确定轴箱端盖处发生了共振,激烈的振动会使预紧力下降,当预紧力下降到2.5kN螺栓发生松动。上述结论与试验结果一致,并且根据测力螺栓的和端盖的试验数据可以发现随着螺栓预紧力的下降端盖的振动更加剧烈。本研究确定了引发高铁轴箱端盖掉落的根本原因,对于高铁车辆的安全运行有一定的指导借鉴意义。     

砂轮振动对磨削区时变润滑效应的影响

为研究砂轮振动对磨削区压力、膜厚及温度的影响,建立考虑时变效应的砂轮振动磨削的润滑模型,分析陶瓷结合剂CBN砂轮磨削45~#钢的过程中的最大压力、最小膜厚和最大温度随振动的幅值、频率及砂轮速度的变化情况。结果表明:考虑砂轮振动的时变效应时,不同瞬时下的压力及膜厚变化较大;随砂轮振幅和频率的增大,当砂轮振动到最低点时最大压力及最大温度增大,最小膜厚减小,而振动到最高点时则相反;时变效应使最大压力、最小膜厚与最大温度出现了滞后现象;当砂轮速度增大时,最大压力减小、最小膜厚增大,这有利于润滑且能减少磨粒磨损,但是最大温度增大容易产生磨削烧伤和热变形,影响工件磨削后的表面质量,所以应据此选择合适的砂轮速度。     

高速轮轨黏着特性三维简化数值模型研究

通过对轮轨载荷和运行参数的三维膜厚状态图的分析,发现水介质表现出弹性等黏度特性。为此,应用Grubin简化弹性流体动力润滑模型,结合Greenwood Tripp微观固体接触理论,建立水介质存在时的高速轮轨黏着特性的三维简化数值模型。分析表明,该模型能很好地反映轮轨黏着情况,且求解时不需对雷诺方程反复迭代求解,计算过程简单。研究速度、粗糙度、接触压力以及边界摩擦因数对黏着系数的影响。结果表明,相比于其他因素,速度和粗糙度对黏着系数影响较大,随着速度的增加,黏着系数减小,随着粗糙度的增加,黏着系数先增大后达到一稳定值。     

关于高速铁路及高速列车的研究

简要介绍了世界高速铁路的发展情况,着重论述了高速列车所处的动态环境,以及为此而开发出来的关键技术及需要进一步研究解决的问题,论述了在我国修建高速铁路的必要性和可行性,并对加速建设京沪高速铁路提出了建议。     

高速压力机振动分析与控制

本文分析了高速压力机振动产生的原因,并结合本厂高速压力机产品的实例,提出控制振动的几种方法。     

[表面强化及损伤机理]高速铁路钢轨打磨偏差对车辆动力学性能的影响

针对我国高速铁路存在的两种典型的钢轨打磨偏差,建立了我国某型动车组车辆多体动力学模型,仿真分析了轨肩过度打磨和轨头过度打磨对轮轨接触匹配关系、车辆稳定性及车辆运行品质的影响。结果表明：当轨肩过度打磨时,轮轨接触点位置会偏向于踏面外端和轨头部分,导致等效锥度变小,容易诱发一次蛇行（即“晃车”）现象,在一次蛇行对应的速度区间,车辆横向加速度增大,平稳性更差;而当轨头过度打磨时,轮轨接触点位置会集中在踏面喉根圆部分和轨肩部分,引起等效锥度异常增大,引发车辆二次蛇行失稳,容易触发动车组构架横向加速度“报警”。因此,为了提高动车组稳定性,改善运营品质,在钢轨打磨过程中,应该严格控制打磨精度,以标准廓形为目标廓形。     

高速往复压缩机管网振动研究

对高速往复压缩机管网振动进行了测试和阶比谱频率分析,找出了振动原因,确定出实际可行的减振方法和处理措施,经过改造后的机组,原振动较大点幅值得到大幅度降低。经长期运行后,振动点幅值无增大现象,根本解决了该机组管网振动严重、故障频繁、不能平稳运行等问题。     

球头铣刀高速铣削Cr12模具钢的振动特性分析

利用球头铣刀高速铣削Cr12模具钢,研究了切削速度、进给量和切削深度对主轴和刀具切削振动的影响变化规律,结果表明随着切削速度的增加,工件振动增加缓慢,而主轴的振动迅速增加,远超过工件的振动成为主振动,主轴进给方向的振动要小于非进给方向的振动。在小进给时,随着进给速度增加各向切削振动而迅速下降,在大进给速度时,各向振动随进给速度增加保持平稳;各通道的切削振动都随着切削深度的增大而增长,因此在高速铣削过程中,主轴振动为主振动,是影响加工表面质量的主要因素。     

高速大功率密度齿轮传动系统的干摩擦阻尼环减振特性研究

以干摩擦阻尼环对高速大功率密度齿轮传动系统减振特性的影响为研究对象,在考虑干摩擦阻尼环减振作用、轮齿时变啮合刚度、啮合传动误差的基础上,建立干摩擦阻尼环齿轮传动系统的弯扭轴耦合多体动力学模型。设计一套输入最高转速为36 000 r/min、油润滑的齿轮传动系统干摩擦阻尼环减振试验系统,并验证了动力学模型的有效性。研究干摩擦阻尼环结构参数对齿轮传动系统减振特性的影响。结果表明：针对高速大功率密度齿轮传动系统,干摩擦阻尼环具有良好的减振特性,降幅比可以达到20%;通过优化阻尼环结构参数如外圆直径（阻尼环与轮缘间的过盈量）、厚度、宽度等可使齿轮传动系统获得最优减振效果。     

Development and Analysis of Foil Electrodes for High Speed Electrolytic In-Process Wheel Dressing

This paper discusses the development of an effective electrolytic in-process dressing technique for high speed grinding. An innovative foil electrode has been designed and tested. The performance of a hydrodynamic foil electrode is discussed. Experimental investigations confirm that foil electrodes show significant improvement on electrolytic in-process dressing even when the electrolyte supply rate is low.