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%。     

转K5摇枕及侧架铸造工艺分析（上）

转K5转向架是铁路运输实现高速重载的主型转向架之一，其主要技术指标：轴重为25t，运营速度为120km／h。摇枕、侧架是转向架上最重要的两个铸件，它承载车体的重量并将之传递到轮对上，使用寿命为25年。车辆在运行过程中，摇枕、侧架受冲击载荷很大，其质量对运输安全起到至关重要的作用。     

柔性车体与构架对车辆运行平稳性的影响研究

为了研究柔性车体、柔性构架对车辆运行平稳性的影响,通过引入国内某型号的动车组车体及转向架构架的有限元模型,分别建立此车型的刚性车体-刚性构架、刚性车体-柔性构架、柔性车体-刚性构架、柔性车体-柔性构架4种动力学模型并进行分析。结果表明：4种模型中,车体、构架的双重弹性效应会提升车体的临界速度,柔性车体的存在能够更好地反映车体的横向、垂向弯曲振型。研究结果可为保证高速列车在整个生命周期中具有良好平稳性提供参考和依据。     

轨道非平稳不平顺激扰下高速列车半主动控制研究

为改善轨道非平稳随机不平顺对列车动力学性能的影响,基于高速列车线路运行的重复性以及周期性,采用变步长迭代寻优控制算法,建立高速列车抗蛇行减振器半主动变阻尼控制系统,以转向架横向加速度峰值为目标函数,不断迭代寻找最有利于列车动力学性能的减振器阻尼值,改善了传统列车定阻尼值的弊端。多体动力学软件和控制系统仿真软件相结合联合仿真,仿真分析表明,轨道非平稳随机不平顺会使得车体和构架横向加速度、轮对横向力以及轮轨磨耗以倍数增加,严重影响列车动力学性能;通过变阻尼控制之后,构架横向加速度、轮对横向力以及轮对磨耗明显减小,车体横向加速度也略有减小,能够改善列车动力学性能,提高列车运行安全性与平稳性。     

车端纵向减振器对低地板轻轨车辆动力学性能的影响

建立了100%低地板轻轨车辆动力学模型,分析了车间纵向减振器阻尼参数对低地板车辆的稳定性、平稳性和曲线通过性能的影响,结果表明阻尼设置对车辆的直线运行性能和曲线通过存在不同影响。因此,低地板车辆应采用具有大小二级阻尼的半主动减振器,直线行驶时采用大阻尼以保证车辆的稳定性和平稳性;曲线通过时采用小阻尼以提高车辆曲线通过性能。可通过检测车体和转向架的相对摇头角,来判断车辆是运行在直线上还是曲线上。     

本期导读

正高速动车转向架构架静强度试验和仿真研究转向架作为支撑车体、保证列车顺利通过曲线的重要部件,其结构强度是否满足设计要求直接关系到列车能否安全运行。以某高速列车动车转向架构架为研究对象,对构架进行静强度测试。试验通过测试构架以及轴箱转臂共同组成的被测试件在静态载荷的作用下产生的变形,并据此计算出相应测点所承受的应力从而判断其是否满足静强度要求。     

大轴重机车牵引杆参数对动力学性能影响

为研发30t大轴重电力机车,研究了推挽式低位牵引杆各项参数对轮重减载率、车体平稳性和脱轨系数等动力学性能的影响。采用多体动力学软件SIMPACK建立2B0机车动力学模型。分析了车辆的直线与曲线通过性能。结果表明直线工况下牵引杆转角对车体垂向平稳性影响较大;曲线工况下随着牵引杆转角的增大导向轮对轮重减载率迅速降低,且变化的斜率随牵引杆长度增加而变大;小半径曲线工况下脱轨系数和轮轨横向力受牵引杆参数影响较小。     

100%低地板有轨电车动力学性能分析

运用多体动力学分析软件SIMPACK建立了一种采用小轮径传统轮对的100%低地板有轨电车的动力学模型,并分析了该模型的运行稳定性、运行平稳性及曲线通过性等动力学性能。结果表明:该100%低地板有轨电车具有良好的运行稳定性和直线运行平稳性,并能安全通过城市小半径曲线。     

两种米轨机车转向架动力学性能分析

在广大山区,由于受到条件的限制,线路往往依山势而建,条件差,半径小,高差大,对机车本身性能要求较高。针对某型专门适用于山区线路设计的3B0米轨机车,建立车辆动力学模型,对比原始转向架和加装了横动装置的改进型转向架,对机车动力学性能进行分析。结果表明:在直线运行工况下轮轴横向力与脱轨系数最大值出现在中间转向架第三轮对,与原始方案相比,改进方案机车惰行工况下脱轨系数和轮轴横向力都较大;在R60的小半径曲线工况下,二系橡胶堆无法提供足够的横向剪切变形,而通过加装横动装置能够补偿车体与构架间巨大的横向偏移与扭转变形,大大减小轮轨横向冲击。     

牵引与主动导向控制的独立轮对转向架结构设计与动力学分析研究

为实现独立旋转轮对转向架列车既有低地板轻轨车辆结构优势,且能通过主动导向提高曲线通过性能,解决轻轨车辆小曲线半径通过时轮缘贴靠问题,同时克服独立轮对转向架主动导向与牵引/制动对于一系悬挂纵向定位刚度需求的矛盾,提出了采用低纵向定位刚度一系轴箱悬挂与一系纵向拉杆的独立轮对转向架结构设计方案.牵引仿真分析表明,设计的新型独...     

铁道车辆转K6型转向架三维建模与虚拟装配

铁道车辆转K6型转向架是相对车体回转运动的走行装置,主要由摇枕、侧架三大件及轮对组成、制动装置等零部件组合而成。本文利用CAXA实体设计三维软件对转K6型转向架各零部件进行三维建模和虚拟装配,最后通过软件的分解技术生成模拟爆炸图,直观展示了转向架的结构原理和装配关系,对全面了解转向架各零部件的相互位置关系和使用性能要求进而进行干涉检查和可靠性分析,创造了极为有利的条件。     

轨顶摩擦改进剂对车辆动力学性能的影响

通过对轨顶涂覆摩擦改进剂对轮轨黏着特性影响的分析,发现摩擦改进剂不仅会改变轨面摩擦因数,并且会改变Kalker权重系数,这与通常认为的摩擦改进剂只改变摩擦因数不同。考虑摩擦改进剂对摩擦因数和Kalker权重系数的影响,研究货车车辆在轨顶涂覆摩擦改进剂的轨道上运行时的动力学性能。利用SIMPACK软件包建立货车车辆模型,包括车体、摇枕、侧架、轴箱、轮对等部件,分析车辆在轨顶涂覆摩擦改进剂的轨道上直线和曲线运行时的平稳性和安全性。计算结果表明,摩擦改进剂可以明显改善车体的横向平稳性,而对车体的垂向平稳性影响较小;摩擦改进剂会使车辆的脱轨系数和轮重减载率小幅增加,但是均小于国标规定的安全限值,不会影响行车安全。     

拖车转向架气动噪声数值研究

拖车转向架作为高速列车最主要的气动噪声声源,由于其结构复杂、细小部件多、周围涡流分布紊乱等,对拖车转向架的气动力和气动噪声认识甚少。采用定常RNG k-ε湍流模型与宽频带噪声源模型对拖车转向架的气动阻力、气动升力和气动噪声声源进行初步探讨,并结合非定常大涡模拟与Lighthill声学比拟理论对其进行远场气动噪声分析。计算结果表明:较大漩涡存在于空气弹簧与抗蛇形减振器之间、迎风侧轴箱与构架侧梁外侧的邻近区域;气动阻力、气动升力与运行速度的平方成正比关系,占总气动阻力最大的部件依次为构架(24.02%)、轮对(19.30%)、枕梁(18.08%)、制动闸片、抗侧滚扭杆、制动盘、构架支架和空气弹簧,枕梁的气动升力最大且占总气动升力的157.88%左右;轮对、构架、制动闸片、制动盘、枕梁、垂向减振器、抗侧滚扭杆等凸起部位的迎风侧表面为拖车转向架的气动噪声源,且构架对拖车转向架总噪声的贡献量最多,其次为轮对,然后为盘形制动装置和枕梁,抗侧滚扭杆、垂向减振器、空气弹簧和横向减振器对总噪声的贡献量较少。拖车转向架远场气动噪声是宽频噪声,具有噪声指向性、衰减性和幅值特性等,主要能量集中在28~56 k Hz频率范围内,中心频率为50 Hz、100 Hz、160 Hz在低频部分能量较大且分布规律不随运行速度的改变而变化。     

转向架群配置高速货运动车组车辆曲线通过动态特性研究

为了揭示我国最新研发的转向架群配置高速货运动车组车辆动力学特性,本文综合考虑车辆三系悬挂与转向架群配置的结构和功能特点,基于多体系统动力学理论,建立了转向架群配置的高速货运动车组车辆系统动力学模型。仿真分析了空、重车情况下车辆以不同速度通过曲线的轮轨动态相互作用、车辆运行安全性、车辆运行平稳性等动态性能指标。研究结果表明:①无论空车或重车在本文仿真计算的曲线工况下其各项动力学指标均在限值之内;②轮轨动态相互作用和车辆运行安全性随着速度的增加基本都呈现先减小后增大的趋势,最小值基本都在车速325km/h左右出现;③重车轮轨动态相互作用以及倾覆系数均大于空车,而脱轨系数则是空车大于重车;④车体垂向加速度以及垂向平稳性指标随车辆运行速度变化较小,横向加速度随车速增大而增大,横向平稳性指标则有先增大后减小再增大的趋势,垂向或横向平稳性指标都为优。     

转向架关键参数对地铁车辆提速设计的动力学分析

城市地域规模的扩张及地铁线路长度增加对车辆运营速度提出120km/h的提速要求。以国内某地铁车辆为例,研究转向架关键参数对车辆提速的动力学影响,并给出了提速设计方案。研究结果表明车辆轴距、一系悬挂水平刚度、二系横向减振器阻尼、二系悬挂水平刚度的增大均可以显著提高车辆非线性临界速度。在保证车辆平稳性和曲线通过性能的要求下,给出了提速地铁车辆转向架关键参数设计的方法:在满足车辆稳定性的前提下,车辆轴距、一系定位刚度的设计应考虑车辆曲线通过性能,二系横向减振器和二系水平刚度的设计应充分考虑车辆的平稳性指标。     

常导高速电磁悬浮车辆二系悬挂结构对比优化

建立常导高速电磁悬浮车辆系统动力学模型,模型详细考虑了电磁悬浮系统、控制系统电动力特性、悬挂系统的非线性特性。传统高速电磁悬浮车辆为摇枕+空簧+吊杆结构,其结构复杂,制造、维护成本高。探索性提出取消传统摇枕,采用大变位空簧直接支撑车体的二系悬挂方案,并进一步研究无摇枕增设抗侧滚扭杆的二系方案。基于车辆系统动力学模型,从车辆运行平稳性,曲线通过性能等角度,对三种二系悬挂配置下的车辆动力学性能进行对比分析。得出以下结论：有摇枕方案的各项动力学指标均较优于无摇枕方案;相对于无抗侧滚的二系结构,有抗侧滚的车辆车体横向、垂向及侧滚角位移均有所降低,并且已经达到了与有摇枕方案基本相当的水平;无摇枕增设抗侧滚结构的二系悬挂方案能够达到简化车辆悬挂系统结构的效果,同时能够满足动力学性能要求,推荐在日后的结构设计中采用该方案并进行试验验证。     

载重对列车车体固有频率及平稳性指标的影响

针对高速列车整备状态车体进行了多输入、多输出正弦扫频模态试验和线路运行试验。通过正弦扫频试验数据分析了载重变化对整备车体的1阶垂弯、扭转和菱形固有频率的影响,并根据线路试验数据分析了在200 km/h速度下载重变化对车体运行平稳性指标的影响。结果表明,载重不仅改变车体的总质量,同时也改变车体的刚度,车体的固有频率与载重成反比,而与刚度成正比;当车体的固有频率与线路激励接近时,车体运行平稳性指标增加;反之,平稳性指标减小。     

跨坐式单轨车辆的横向平稳性研究

为减小转向架相对轨道梁的摇头角,在车辆通过曲线时,跨坐式单轨车辆的辅助导向装置的输出力矩与二系悬挂摇头力矩相互抵消,直接影响车辆运行的横向平稳性。通过动力学仿真,分析车辆运行速度,以及辅助导向装置油气弹簧预压力对转向架和车体的横向振动加速度功率谱密度影响,确定不同预压力下油气弹簧对横向平稳性的影响。仿真结果表明：横向平稳性处于优秀等级,受车速影响较大,受油气弹簧预压力的不利影响较小;随着油气弹簧预压力增加,横向振动功率谱密度的谱值均略有增加,但影响较小。     

跨坐式单轨车辆辅助导向装置的输出特性

单轨车辆的走行部径向通过曲线时可以减小走行轮的磨耗和导向轮的载荷。以跨坐式单轨车辆辅助导向装置的几何关系和油气弹簧的力学特性为出发点,推导辅助导向装置产生力矩与转向架和车体之间摇头角度的解析关系。建立有辅助导向装置时车辆稳态曲线通过的力学模型,分析辅助导向装置能够使转向架在圆曲线上处于径向位置的条件,并利用多刚体动力学软件建立跨坐式单轨车辆的稳态曲线通过验证模型。通过理论分析和模型仿真计算发现,当合理油压弹簧预压力选择合适的数值时,辅助导向装置的输出力矩与二系悬挂的回转力矩相互抵消,走行部的摇头角接近零,能够使转向架在圆曲线上处于径向位置,并有效缓解走行轮与导向轮的磨耗。     

制动摩擦高频振动及其防治

在低速制动工况下一些机车车辆转向架有高频振动现象出现,有的还非常大。制动高频振动对车体、转向架和系统产生较大的破坏作用,恶化了车辆的运行平稳性,对铁道沿线的噪音污染加重。制动高频振动是一种自激振动,如何避免对制动系统十分重要。对制动工况下一些机车车辆转向架发生的高频振动现象的机理进行了分析,并提出了解决方法。仿真结果表明制动高频振动与转向架构架结构和悬挂系统有关,可通过改进构架设计或调整转向架参数予以避免。