考慮輪對柔性的輪軌動力行為研究.pdf

1、傳統(tǒng)的鐵路車輛系統(tǒng)動力學模型通常把車輛各個部件視為剛體，其適用的頻率范圍一般在20Hz以內(nèi)。隨著鐵路運輸不斷向高速重載方向的發(fā)展及車輛結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計，車輛和軌道系統(tǒng)自身的柔性特性對車輛系統(tǒng)動力學性能的影響不容忽視。針對車輛和軌道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)異常磨損、疲勞破壞及輪軌之間的振動和噪聲問題，必須采用更高頻范圍的車輛系統(tǒng)動力學模型。而輪對結(jié)構(gòu)柔性又是中高頻動力學非常重要的一個部分，它不僅影響著車輛動力學性能，更重要的是直接影響著輪軌之間的蠕滑、磨

2、損及噪聲。本文以國內(nèi)某地鐵車輛為對象，開展以下研究工作：
　　1、對車輪多邊形異常磨耗現(xiàn)象進行了現(xiàn)場測試，分析了車輪多邊形磨損的特征，揭示了該地鐵車輛車輪多邊形形成的機理，即輪對彎曲剛度不足導致車輛在運行時輪對一階彎曲共振模態(tài)被激發(fā)使車輪踏面發(fā)生不均勻磨損，在加粗車軸直徑以提高輪對彎曲剛度后多邊形異常磨損得到較好的抑制。
　　2、采用有限元法建立了地鐵車輛輪對有限元模型，進行輪對的模態(tài)分析；在此基礎(chǔ)上，利用多體系統(tǒng)動力學仿真

3、軟件SIMPACK建立了考慮輪對結(jié)構(gòu)柔性的地鐵車輛動力學模型，模型中引入無質(zhì)量的剛性踏面與柔性體輪對上的一點固結(jié)，以傳遞力與運動學關(guān)系。比較了傳統(tǒng)剛性輪對模型和柔性體輪對模型動力學行為的差異，指出了建立柔性輪對模型的必要性。計算結(jié)果表明，考慮輪對結(jié)構(gòu)柔性后對輪軌動力行為有一定的影響，加粗車軸后可減小輪對的垂向振動，改善輪軌之間動力作用。另外，考慮輪對結(jié)構(gòu)柔性的車輛動力學仿真結(jié)果表明，在隨機激勵作用下，輪對自身柔性明顯被激發(fā)出來，尤其是輪