高速車輛減振技術(shù)研究.pdf

1、高速車輛區(qū)別于普通客運(yùn)車輛的根本原因在于其所處的特殊動(dòng)態(tài)環(huán)境，隨著車輛運(yùn)行速度的提高其動(dòng)態(tài)環(huán)境急劇惡化，如軌道激擾頻率增加、結(jié)構(gòu)振動(dòng)加劇、輪軌動(dòng)力作用增加以及蛇行運(yùn)動(dòng)加劇等等。但是不管怎樣乘客的要求永遠(yuǎn)不變，即安全、舒適、快捷和方便。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，高速轉(zhuǎn)向架在動(dòng)力學(xué)性能上，應(yīng)具備以下三個(gè)基本條件：高速運(yùn)行條件下不允許出現(xiàn)蛇行失穩(wěn)運(yùn)動(dòng)；高速運(yùn)行條件下車輛應(yīng)該有較好的旅客乘坐舒適性；能保證車輛高速通過曲線時(shí)不影響行車安全性，并且輪軌動(dòng)作

2、用力和磨耗要小。車輛蛇行運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和曲線通過性能之間是相互矛盾的，因此在進(jìn)行穩(wěn)定性設(shè)計(jì)時(shí)需要兼顧曲線通過性能。對(duì)于新建高速客運(yùn)專線上運(yùn)用的車輛來說，由于線路條件較好曲線半徑通常較大，曲線通過的問題降為次要地位。本文以高速車輛的減振為研究對(duì)象，研究了直線蛇行運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和乘坐舒適性問題。
　　針對(duì)高速車輛蛇行失穩(wěn)問題，建立了車輛系統(tǒng)多剛體模型。模型包括抗蛇行減振器部件模型、空氣彈簧部件模型、應(yīng)急彈簧部件模型以及牽引電機(jī)部件模型。針對(duì)高

3、速車輛乘坐舒適性下降問題，建立了考慮車體彈性振動(dòng)的剛?cè)狁詈洗瓜蚝?jiǎn)化模型、剛?cè)狁詈暇_模型、車體約束阻尼處理模型以及車體壓電結(jié)構(gòu)模型。在模型的基礎(chǔ)上，本文完成了以下主要工作。
　　(1)在對(duì)車輛非線性模型進(jìn)行線性化處理的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了特征值分析。計(jì)算結(jié)果表明車輛系統(tǒng)存在兩種不同的蛇行失穩(wěn)形態(tài)，分別稱為車體蛇行和轉(zhuǎn)向架蛇行。接著，詳細(xì)研究了二系橫向剛度、二系橫向阻尼、二系縱向剛度、二系縱向阻尼、一系縱向定位剛度、車輪踏面等效錐度、車體

4、質(zhì)量等參數(shù)對(duì)蛇行失穩(wěn)形態(tài)的影響。研究結(jié)果表明，在不同的懸掛和輪軌參數(shù)下，車體蛇行和轉(zhuǎn)向架蛇行都可能成為制約車輛高速運(yùn)行的因素。
　　(2)系統(tǒng)地研究了一系縱向定位剛度、一系橫向定位線性和非線性剛度、踏面等效錐度大小以及形狀、抗蛇行減振器線性和非線性參數(shù)、電機(jī)橫移頻率和阻尼比、電機(jī)搖頭頻率和阻尼比、應(yīng)急彈簧水平剛度和摩擦系數(shù)、橫向減振器阻尼以及蠕滑水平等參數(shù)對(duì)臨界速度的影響。在此基礎(chǔ)上，提出了基于穩(wěn)定性的車輛參數(shù)設(shè)計(jì)原則。最后，通過

5、滾振臺(tái)試驗(yàn)驗(yàn)證了部分理論分析結(jié)果的正確性。
　　(3)在研究了引起車體橫向振動(dòng)和垂向振動(dòng)主要振源和傳遞路徑的基礎(chǔ)上，詳細(xì)研究了二系橫向減振器、車間減振器、橫向半主動(dòng)懸掛對(duì)橫向振動(dòng)的影響，以及一、二系垂向阻尼、空氣彈簧參數(shù)、抗蛇行減振器安裝角度和牽引拉桿縱向剛度對(duì)車體垂向振動(dòng)的影響。在此基礎(chǔ)上，提出了基于平穩(wěn)性的車輛參數(shù)設(shè)計(jì)原則。
　　(4)對(duì)比研究了多剛體模型以及考慮車體的剛?cè)狁詈夏Ｐ驮诜€(wěn)定性、平穩(wěn)性、曲線通過方面的區(qū)別。隨