考虑构架柔性的高速车辆曲线通过性能研究

基于多体动力学软件UM建立了CRH2型车的多刚体模型,并将构架考虑成柔性体替换多刚体模型的刚体构架,建立CRH2型车的刚柔耦合模型.分析了车辆在通过曲线时多刚体动力学模型和刚柔耦合动力学模型的动态特性.计算了车辆在不同曲线半径、不同曲线超高、不同长度缓和曲线下多刚体模型和刚柔耦合模型各项安全性指标的差异.仿真表明,一定...     

轮轨多点接触计算新方法曲线通过验证

建立包含多点接触轮对振动方程的车辆-轨道系统动力学模型,对轮轨多点接触计算和判定新方法-迹线极值法进行车辆曲线通过验证,给出曲线通过接触点在车轮踏面上位置、轮轨接触点数和轮轨法向力.结果表明,迹线极值法能够解决轮轨多点接触问题并获得准确的轮轨多点接触几何参数和系统振动特性;当发生轮缘根部和轮缘两点接触时,采用多点接触方法得到的结果比采用单点接触方法得到的结果更为合理可信,当不发生轮缘根部和轮缘两点同时接触时,多点接触法与单点接触法得到的结果几乎完全一致;与新用车轮踏面相比,测试得到的磨耗后车轮踏面在其名义直径位置凹陷区域附近容易形成踏面两点接触.证实了轮轨多点接触新方法的正确性和有效性.     

车轮型面演化对重载机车动态曲线通过性研究

基于车-轨耦合动力学理论、Kik-Piotrowski算法和Archard磨耗模型,应用UM软件建立重载机车动力学和车轮磨耗预测模型,分析车轮型面演化对不同半径曲线通过性的影响,并与实测数据对比验证模型的准确性,研究不同半径曲线下动力学指标及轮轨磨耗参数变化规律。仿真分析结果表明：车轮型面演化前期使得脱轨系数、轮重减载率明显提高,不利于机车安全通过曲线;轮重减载率和车体横向加速度在曲线半径900m取得最小值,轮轨磨耗指标在（300～600）m半径曲线减小幅度最大,其中磨耗指数为66.5%。建议设计曲线半径应避免（300～600）m,选择900m最佳。     

牵引/制动载荷和复杂黏着条件对地铁轮轨动态相互作用影响研究

牵引/制动载荷和轮轨黏着条件对轮轨系统动态相互作用影响显著,尤其是轮轨切向作用。基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立地铁车辆-板式轨道空间耦合动力学模型;由于轮轨接触斑形状以及接触应力分布实际上呈明显的非赫兹特性,因此建立考虑轮对摇头角的轮轨非赫兹法向接触模型以及相应的轮轨非赫兹蠕滑模型,并用于耦合动力学的轮轨动态相互作用计算中。基于所建立的动力学仿真模型,系统分析牵引/制动载荷以及复杂的轮轨界面黏着条件对轮轨系统动态相互作用的影响。结果表明,牵引/制动载荷和轮轨黏着条件对轮轨切向接触应力及黏-滑区域分布影响显著,在干燥接触条件下,随着牵引/制动载荷的增大轮轨切向应力幅值增大,黏着区域减小,而当牵引/制动载荷较高且轮轨黏着水平较低时,接触斑内表现为全滑动状态。研究结果可为车轮/钢轨异常磨损和型面优化设计进一步研究提供理论基础。     

重载铁路不同磨耗阶段车轮与曲线钢轨的接触分析

应用轮轨型面测量仪在大秦重载线路上跟踪测量不同磨耗阶段的货车车轮和钢轨型面,并选取典型的轮轨型面,针对曲线轮缘贴靠位置,建立轮轨三维接触有限元模型,进行弹塑性计算分析。计算结果表明:在相同的载荷工况下,随着轮缘的磨耗,轮轨接触斑面积呈现出先增加后减小的变化趋势,初期车轮轮缘根部局部剧烈磨耗,逐渐扩大到整个轮缘剧烈磨耗,然后从III型面开始,轮缘和踏面磨耗均匀,轮缘磨耗进入相对稳定的磨耗阶段直至磨耗到限;在曲线位置处,各个磨耗阶段的车轮型面与磨耗稳定期钢轨型面相匹配时的等效应力均明显小于与标准钢轨相配合时的等效应力,而且磨耗后的钢轨型面能够显著改善轮缘贴靠时的应力分布情况,减小轮轨间等效应力,能相对减轻轮轨磨耗;综合考虑轮轨接触斑面积、等效应力的大小与分布情况,III型车轮型面的综合指标相对较优。     

曲线几何参数对车辆轮轨磨耗的影响

运用SIMPACK动力学软件,从曲线段线路设计出发,对曲线轨道上曲线半径、曲线超高及轨底坡对轮轨磨耗的影响进行仿真计算和分析。结果表明:为降低轮轨磨耗及保证行车安全,应尽量减少小半径曲线;在规定范围内调整曲线超高可有效降低轮轨磨耗,但调整的过高或过低反而会增大磨耗;适当调整轨底坡可起到降低轮轨磨耗的作用,但效果不是太明显,且过大的轨底坡会加剧轮轨的磨耗。     

转向架悬挂参数对轮缘磨耗的影响

通过对动车组线路的长期跟踪测试,发现某线路动车组轮缘磨耗异常是该线路动车组轮对报废的主要原因。对3种常用动车组的轮缘磨耗情况进行跟踪实测,并对比分析3种动车组轮缘磨耗规律。为探究对车辆动力学性能影响较大的悬挂参数对车轮轮缘磨耗的影响,采用动力学仿真分析软件SIMPACK建立动车组的动力学仿真模型,计算不同悬挂参数下车辆的动力学性能参数。剖析不同悬挂参数下的动力学性能指标,根据轮轨发生两点接触后的受力状态,分析各个动力学性能参数变化对轮缘磨耗的影响,并验证悬挂参数的改变对车辆直线运行性能的影响。结果表明：轴箱定位刚度对车辆通过小半径曲线时的轮轨冲角和横向力影响较大,是影响轮缘磨耗的主要悬挂参数。     

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。     

考虑车辆振动的高速列车制动系统动态响应

为了研究车辆振动对高速列车制动系统温度和振动特性的影响,首先,建立了高速列车整车动力学模型,通过线路试验验证了该模型的有效性;其次,建立了盘-块制动系统热机耦合有限元模型,通过对比仿真与试验摩擦块界面温度分布,验证了该模型的正确性;最后,基于车辆动力学模型获得的振动环境,研究了简谐激励和轨道不平顺激励作用下制动系统的温度和振动特性。结果表明：与忽略车辆振动相比,当简谐激励频率为转频20倍时,制动系统的振动加速度均方根值增加了304%;当考虑轨道不平顺激励时,制动系统的振动加速度均方根值增加了24%;外部激励会引起系统复杂的局部接触行为,导致摩擦块界面温度最大值和温度场分布与无外部激励相比存在一定的差异。因此,在分析评估高速列车制动系统温度和振动特性时,特别是在长大坡道制动条件下,需要考虑车辆振动环境的影响。     

横风作用下的高速磁浮列车曲线通过性能研究

针对横风对高速磁浮列车曲线通过性能的影响问题,以我国高速磁浮列车为原型,建立了 204自由度的车辆轨道垂横耦合模型,施加横风载荷和轨道方向不平顺激励,对列车满载通过曲线线路的工况进行数值模拟.仿真计算和对比分析结果表明:横风作用时,风力引起的迎风侧磁场间隙变小是影响列车安全运行的重要因素.横风效应使列车在单侧压力下的动...     

车轮多边形对车辆曲线运行安全性影响

针对日益突出的车轮多边形问题,为保障车辆通过曲线线路时的运行安全,以某型机车为研究对象,应用ANSYS与SIMPACK联合仿真建立考虑轮对柔性的车辆刚柔耦合动力学模型.采用脱轨系数与轮重减载率等评判指标,通过仿真计算分析比较了车轮多边形阶次与磨耗深度对车辆通过曲线时运行安全性的影响,并且基于评判指标提出了各阶次下车轮多...     

地铁车辆轮缘润滑装置吊架断裂机理和试验研究

针对地铁车辆服役过程中出现的轮缘润滑装置吊架断裂问题,采用材料和动应力试验与有限元仿真相结合的方法开展断裂机理研究,提出了一种新型结构设计方案。通过对吊架断口微/宏观的全面分析与表征,从材料角度确定疲劳断裂的机理成因;结合动应力试验和累计损伤理论,计算吊架断口关键位置的疲劳损伤值,从线路试验角度确定吊架断裂的结构成因;建立吊架的有限元模型,基于EN13749标准对其进行静强度和疲劳强度仿真,从理论角度判别结构设计的合理性,并与材料和线路试验分析结果进行对比分析;最后,提出吊架结构的改进方案,并进行仿真和动应力测试验证。结果表明：吊架断裂成因为低应力高周疲劳,疲劳源位于加强筋角焊缝内部,且加强筋角焊缝的累计损伤值和材料利用率均大于1;吊架断裂的主要原因为,结构不合理导致加强筋角焊缝承受较为频繁的交变载荷且焊缝存在未熔合缺陷;通过改变吊架结构和材质,提高了焊接质量,达到了轮缘润滑装置在线运行的标准要求。     

机车转向架通过曲线的动态过程分析

为了解转向架的曲线通过过程,根据蠕滑理论推导出轮对曲线通过方程,发现制约转向架曲线通过性能提高的主要因素是传统转向架一系定位刚度较大,限制轮对相对于构架的摇头自由度,影响轮对自导向能力的发挥。动力学仿真发现相对于锥形踏面,磨耗型踏面可以提供轮对通过半径为300 m曲线所需的轮径差。传统三轴转向架由于一系定位刚度较大,导向轮对在曲线半径1 100 m以下均发生轮缘接触,而后端轮对具有较好的导向性能,具有较小冲角。径向转向架通过耦合轮对摇头运动保证转向架的稳定性,同时通过径向机构,轮对实现牵引和导向功能的分离。采用较小的定位刚度和反相耦合端轴轮对摇头运动,可以互相促进轮对导向,减小轮对冲角。径向转向架能够实现无轮缘接触通过半径为450 m以上曲线。     

轮毂轴承对车轮晃动的影响

针对汽车在进行道路试验时出现的车轮晃动现象,进行了检查、试验验证和原因分析,结果发现,车轮晃动除轮毂轴承的游隙影响之外,相关配合零部件的精度也是其关键影响因素,并提出了改进措施。     

一种新的铁道车辆滚振试验台曲线通过试验方法

推导了车辆在通过曲线时的轮轨蠕滑率计算公式,并建立模拟铁道车辆曲线通过的滚振台非线性动力学模型,提出一种新的曲线通过台架试验方法,并分析了不同试验方法对车辆轮轨垂向力的影响。研究结果表明：滚动台上的车辆系统经由未平衡至平衡状态的过程中,现行的曲线通过试验方法冲击过大,而新的试验方法可以很好地避免这种冲击;将根据两种试验方法计算得到的安全性指标与曲线线路的结果进行对比可知,三者的变化规律一致;在两种试验方法的安全性指标对比中,新的试验方法与线路结果的误差更小,说明所提出的曲线通过试验方法是可行的。     

轮径差对三大件式转向架曲线通过性能影响分析

轮径差是我国铁路重载货车运用中常见的一类问题,对车辆的运行稳定性和曲线通过性能有较大影响.为揭示轮径差对三大件式转向架曲线通过性能的影响规律,建立了某型敞车动力学模型,对比分析了四种不同形式轮径差下货车曲线动态响应.研究结果表明:不同种类轮径差对转向架通过曲线的影响有所不同,适当程度轮径差有利于车辆动态曲线通过;前导向...     

汽车转向轮定位及其对整车性能的影响

探讨了汽车转向轮定位的主要参数及作用,转向轮定位的意义,以及转向轮定位对汽车轮胎、汽车直线行驶的稳定性和操纵的轻便性的影响等。     

基于计算机视觉的轮对轮缘磨耗动态测量方法的研究

应用计算机视觉技术动态测量轮对轮缘磨耗的尺寸,研究了电荷耦合器件(CCD)隔行扫描造成的运动模糊的消除、图像平滑、图像二值化、中心线提取、标定等技术,发现中值滤波平滑处理图像的精度高,最大类间方差法分割图像效果好,变窗"跟踪虫"轮廓跟踪法提取光带的中心线完整。现场检测结果和人工测量进行比较,结果表明:测量系统可以快速准确地实现轮对轮缘磨耗动态测量,检测误差不超过0.3 mm,满足车辆段现场动态检测的要求。     

压力载荷对颗粒润滑界面动力学特性的影响

本文利用离散单元法建立了颗粒流润滑的数值分析模型,研究了压力载荷对颗粒流润滑的宏观流动、配位数和力链演变以及接触承载等动力学特性的影响规律。研究结果表明,颗粒润滑介质的平均速度沿间隙y向自下而上逐渐减小,而颗粒润滑介质的波动速度沿间隙y向的变化趋势则与此相反;颗粒介质间的微观接触结构和动力学特性具有瞬态性和易变性,且颗粒介质间的接触紧密程度和接触强度会随着压力载荷P的增大而变强;颗粒润滑系统的承载能力与系统内部的力链变化息息相关,且颗粒润滑系统的承载能力随着压力载荷P的增大而变强。     

轮边液压混合动力车车轮同步性分析

轮边液压混合动力车的车轮同步性分析对车辆的转向性能和平稳性有十分重要的意义,通过不同的驱动方案对两轮驱动和四轮驱动进行理论分析,得出控制车轮同步性的控制策略,用AMESim对其进行仿真。结果表明只要排量比大于负载比就可实现车轮的同步运动,通过改变排量比能使车轮适应更加复杂的工况。