高速車輪非圓化磨耗發(fā)生機理及轉(zhuǎn)向架高頻減振設(shè)計.pdf

1、高速列車以其方便、快捷、安全、舒適、節(jié)能等顯著優(yōu)勢，近幾年在我國得到大規(guī)模興建和運用。隨著運行里程的不斷增加和運行速度的提高，車輪的多邊形磨耗問題日益突出，車輪多邊形磨耗會加大輪軌之間的相互作用力，惡化車輛系統(tǒng)振動噪聲環(huán)境，對列車的運行安全性造成威脅。因此，本文結(jié)合試驗分析和數(shù)值計算兩種方法，以國內(nèi)某城際動車組為例，對車輪高階多邊形磨耗發(fā)生的可能原因以及后期的改進措施進行研究，研究成果為減緩車輪多邊形發(fā)展，指導(dǎo)新型轉(zhuǎn)向架設(shè)計及現(xiàn)有轉(zhuǎn)向架

2、結(jié)構(gòu)改進具有重要意義。主要工作和結(jié)論如下:
　　對鏇修前后車輪表面多邊形磨耗狀態(tài)以及軸箱和構(gòu)架的振動加速度響應(yīng)進行跟蹤測試，測試結(jié)果表明:車輪22～23階多邊形磨耗顯著，對應(yīng)軸箱和構(gòu)架在560～590Hz頻段范圍內(nèi)的顯著振動。
　　為尋找車輪22～23階多邊形磨耗的發(fā)生原因，利用有限元軟件ANSYS對轉(zhuǎn)向架構(gòu)架和輪對進行模態(tài)分析，結(jié)果表明構(gòu)架端部扭轉(zhuǎn)模態(tài)或者構(gòu)架和輪對三階彎曲的耦合模態(tài)可能是導(dǎo)致高階多邊形磨耗產(chǎn)生的主要原因。

3、進而采用力錘敲擊法對一系懸掛系統(tǒng)的振動傳遞特性進行測試，測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)550～620Hz是一系懸掛系統(tǒng)隔振薄弱環(huán)節(jié)，在這一頻段內(nèi)，振動容易從軸箱傳遞至構(gòu)架，加快車輪多邊形磨耗的發(fā)展。最后采用MATLAB軟件對軸箱振動諧頻激勵來源進行模擬，計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)車輪初始不平順容易激發(fā)車輛系統(tǒng)在較寬頻帶范圍內(nèi)的諧頻振動，會加快車輪多邊形磨耗的產(chǎn)生和發(fā)展。
　　基于完全有限元法建立轉(zhuǎn)向架高頻柔性振動預(yù)測模型，分析頻率高達800Hz。模型中考慮構(gòu)架、

4、輪對、軸箱體、雙層螺旋鋼彈簧的柔性模態(tài)，對模態(tài)參數(shù)及振動加速度預(yù)測結(jié)果進行驗證。應(yīng)用驗證后的轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)模型，計算不同車輪表面磨耗狀態(tài)（幅值、相位和階次）對轉(zhuǎn)向架振動響應(yīng)的影響。并對其施加恒定力載荷進行諧響應(yīng)分析，計算結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)向架軸箱和構(gòu)架在520～560Hz的頻率范圍內(nèi)同時出現(xiàn)顯著振動峰值，且該峰值處的轉(zhuǎn)向架變形主要表現(xiàn)為輪對三階彎曲和構(gòu)架側(cè)梁端部扭轉(zhuǎn)的耦合變形。
　　為避開軸箱和構(gòu)架在520～560Hz頻率范圍內(nèi)的耦合共振，