高速車輛減振技術(shù)研究.pdf

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

2、用力和磨耗要小。車輛蛇行運動穩(wěn)定性和曲線通過性能之間是相互矛盾的，因此在進行穩(wěn)定性設計時需要兼顧曲線通過性能。對于新建高速客運專線上運用的車輛來說，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象，研究了直線蛇行運動穩(wěn)定性和乘坐舒適性問題。
　　針對高速車輛蛇行失穩(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、應急彈簧部件模型以及牽引電機部件模型。針對高

3、速車輛乘坐舒適性下降問題，建立了考慮車體彈性振動的剛?cè)狁詈洗瓜蚝喕Ｐ?、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)在對車輛非線性模型進行線性化處理的基礎(chǔ)上，進行了特征值分析。計算結(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)、電機橫移頻率和阻尼比、電機搖頭頻率和阻尼比、應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)設計原則。最后，通過

5、滾振臺試驗驗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和垂向振動主要振源和傳遞路徑的基礎(chǔ)上，詳細研究了二系橫向減振器、車間減振器、橫向半主動懸掛對橫向振動的影響，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車體垂向振動的影響。在此基礎(chǔ)上，提出了基于平穩(wěn)性的車輛參數(shù)設計原則。
　　(4)對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