輪對模態(tài)對輪軌系統(tǒng)性能的影響研究.pdf

1、輪對是車輛系統(tǒng)的主要部件，隨著列車運(yùn)行速度的提高，輪軌間相互作用也越來越劇烈，輪對的彈性模態(tài)特征對輪軌系統(tǒng)振動的影響不容忽視。本文以國內(nèi)某高速列車為研究對象，結(jié)合多體動力學(xué)和有限元法，將輪對和構(gòu)架彈性化處理后，建立整車剛-柔耦合動力學(xué)模型?？紤]1000Hz內(nèi)的輪對連續(xù)多階模態(tài)耦合作用和各階模態(tài)單獨作用時，仿真計算車輛在不同工況下的輪軌動力特性，并與剛體輪對的仿真結(jié)果對比，研究輪對模態(tài)對輪軌系統(tǒng)的影響，結(jié)果表明:
　　(1)輪對模態(tài)

2、中對動力學(xué)性能影響較大的主要是輪對的扭轉(zhuǎn)和一、二階彎曲模態(tài)。在車輛動力學(xué)仿真中，考慮輪對前14階模態(tài)可以獲得較好的仿真精度，14階之后的高階模態(tài)對輪軌動力學(xué)性能的影響不明顯。
　　(2)車輛在直線上低速運(yùn)行時，輪對扭轉(zhuǎn)模態(tài)對輪軌動力學(xué)性能影響較大。車輛高速運(yùn)行時輪軌間動作用加劇，輪對模態(tài)對輪軌垂向作用影響不明顯，但一、二階彎曲振動加劇了輪軌橫向作用，使車輛的臨界速度降低約9％。
　　(3)車輛高速通過曲線時，彈性輪對模態(tài)會使

3、輪重減載率和脫軌系數(shù)小幅增大，但均未超過安全限值。此外，輪對的扭轉(zhuǎn)和一、二階彎曲會使縱向蠕滑力顯著增大，對橫向蠕滑力的影響有限。與剛性輪對相比，輪對彈性振動導(dǎo)致磨耗指數(shù)增幅超過20％，其中一階彎曲的影響最大。輪對的彎曲作用導(dǎo)致輪軌接觸點位置分布區(qū)域擴(kuò)大，并向軌道內(nèi)側(cè)移動，其中外側(cè)輪軌接觸點短時間內(nèi)靠近輪緣根部，容易引發(fā)輪緣與鋼軌的沖擊作用。
　　(4)輪對一階彎曲模態(tài)共振時，蠕滑力的周期性變化對車輪多邊形磨耗產(chǎn)生影響。輪對一、二階