铁道车辆空气弹簧动态特性仿真分析

基于热力学和流体力学理论相关数学-物理方程分别建立了空气弹簧本体-固定节流孔-附加气室模型和空气弹簧本体-连接管道-附加气室模型,采用Matlab/Simulink仿真软件,分析了连接管道长度、节流孔直径及附加气室容积对空气弹簧动态特性的影响。仿真结果表明:当采用较长管路连接时应考虑管道内空气质量的惯性对空气弹簧动态特性的影响,短管可等效为固定节流孔连接;空气弹簧垂向动态刚度在低频和高频激励下分别趋于常值;固定节流孔存在低频开口过大,高频开口过小的缺陷;固定节流孔直径与附加气室容积对空气弹簧系统的阻尼特性有较大影响。     

铁道车辆空气弹簧-可变节流阀垂向动态特性的研究

采用有限元与试验结合的方法,准确地描述了空气弹簧变形和接触特性,应用空气动力学、工程热力学和传热学理论建立了空气弹簧垂向动态特性分析模型。经试验验证了模型和方法的正确性。详细分析和总结了激扰频率、幅值、节流孔面积、节流阀弹簧刚度、附加气室容积和内压对空气弹簧动态特性的影响和规律。     

空气弹簧复合参数对垂向刚度特性的影响

以高速动车组用某型空气弹簧为研究对象,基于非线性、轮胎方程和流固耦合理论,利用ABAQUS有限元分析软件对其进行建模分析。通过相关试验验证了仿真的有效性,然后同时改变附加气室容积和标准高、同时改变附加气室容积和帘线参数,以探究复合参数对垂向刚度的影响。结果表明:附加气室容积越大,随着标准高的增大空气弹簧垂向刚度增加得越快;无附加气室时,帘线层数和帘线间距对垂向刚度影响较大;有附加气室时,帘线层数和帘线间距对其垂向刚度影响较小;在一定范围内,无论附加气室容积多大,帘线角度对垂向刚度的影响都较大。     

不同激励频率下空气弹簧幅变特性研究

为验证所建立TPL-ASN空气弹簧模型的准确性,并研究激励幅值对空气弹簧动态特性的影响规律。采用基于TPL-ASN模型的自编空气弹簧动态特性仿真软件(ASDS),建立某高速动车组空气弹簧试验台模型,分析不同激励幅值下空气弹簧的动态特性,并将仿真计算的动刚度、阻尼比、阻尼和传递比与试验结果对比。结果表明,TPL-ASN空气弹簧模型能准确反映空气弹簧的非线性幅变特性;在中低频范围内,空气弹簧动刚度、阻尼比和阻尼的幅变特性较为明显,而在低频范围内激励幅值对空气弹簧动态特性基本没有影响;传递比的幅变特性在共振频率附近尤为明显,在中高频范围内较为复杂,在低频范围内影响较小。     

基于AMESim平台的轨道车辆空气弹簧系统气动力学仿真模型研究

基于热力学、流体力学和空气动力学理论,建立包括橡胶气囊、附加空气室、节流孔、差压阀和高度调整阀的空气弹簧系统气动力学微分方程组.在此基础上,基于AMESim平台建立轨道车辆的空气弹簧系统气动力学仿真模型,并以某动车组为例进行空气弹簧系统的静、动刚度仿真计算.将仿真计算结果与实测结果对比,验证了该模型能够很好反映实际空气弹簧的静态和动态特性.仿真计算结果表明:该模型解决了常规车辆动力学模型不能模拟空气弹簧刚度变化和高度调整阀在有些工况下会打开的问题,从而提高了车辆动力学仿真的计算精度.     

空气弹簧气室压力对地铁车辆转向架焊接构架疲劳强度的影响

针对焊接构架侧梁内腔作为空气弹簧附加气室的地铁转向架,运用国际铁路联盟给出的Goodman-Smith疲劳极限法,以转向架焊接构架上盖板单边角焊缝、下盖板和内部加强筋板双边角焊缝为研究对象,在EN 13749标准的主要运营工况下,分析考虑空气弹簧气室压力交变作用对焊接构架侧梁角焊缝焊趾疲劳强度的影响。结果表明:考虑空气弹簧气室压力的交变作用时,上盖板单边角焊缝疲劳特性相比于不考虑空气弹簧气室压力的交变作用会明显恶化,而下盖板和内部加强筋板双边角焊缝疲劳特性变化不明显。因此,针对焊接构架侧梁角焊缝进行疲劳强度评估时,需要考虑空气弹簧气室压力的影响更为合理。     

车辆空气弹簧动力学参数特性研究

在车辆动力学模拟计算中,车辆动力学性能主要取决于悬挂参数的匹配,悬挂参数的精确度直接影响车辆动力学模拟计算误差。基于热力学及流体力学理论,建立空气弹簧的统一物理模型,导出其计算的统一数学表达式,提出了确定空气弹簧参数的计算方法,并对影响空气弹簧性能的因素进行了详细的分析。结果表明,空气弹簧气囊外形及刚度、附加气室容积和流孔直径是影响空气弹簧性能的主要因素。     

空气弹簧参数对动力学性能的影响

利用工程热力学理论,推导了力学等效模型。利用空气弹簧参数的计算方法,分析了连接管路直径、管长、气囊体积、附加气室体积等设计参数对空气弹簧悬挂系统性能的影响。     

带有连接管路的空气弹簧动力学模型研究

利用气体热力学方程和流体力学输运公式推导了空气弹簧-连接管路-附加气室模式的空气弹簧动力学模型,研究分析了连接管路的长短、管径大小以及管内气体质量对悬挂性能的影响。     

空气弹簧气室载荷对焊接构架疲劳强度影响

为保证轨道车辆结构安全性,针对二系悬挂采用空气弹簧的转向架焊接构架,基于JIS标准的疲劳评价方法和Goodman图法,根据EN 13749主要运营工况进行加载,从工程应用角度出发,以构架焊接成型后是否可从外部进行实时监测和检测为评判标准,将侧梁上盖板单边角焊缝分为梁内焊根和梁外焊趾,将侧梁双边角焊缝分为梁内角焊缝和梁外角焊缝分别进行疲劳校核,完成了焊接构架侧梁角焊缝全面的疲劳评估。以是否添加空气弹簧气室压力作为研究变量,依照运动中机械载荷带来的空气弹簧气室压力变化进行气室载荷加载,研究空气弹簧气室压力对构架疲劳强度的影响。结果表明:在4种焊缝特征类型中,上盖板单边角焊缝焊根和背面焊接位置角焊缝基于JIS标准疲劳设计未满足疲劳强度要求;侧梁上盖板单边角焊缝受空气弹簧气室压力交变作用影响,焊根部位疲劳安全系数降低7.1%,焊趾部位疲劳安全系数降低29.8%;而侧梁内侧、外侧双边角焊缝受空气弹簧气室压力交变作用影响较小,疲劳安全因子降低仅2%左右。     

基于有限元的空气弹簧刚度分析

空气弹簧是现代轨道交通车辆的主要减振元件,能有效改善轨道车辆的动力学性能,提高乘坐的舒适性和车辆的运行稳定性。文章利用非线性有限元软件ABAQUS对空气弹簧的垂向刚度与横向刚度进行模拟分析,通过考虑空气弹簧的非线性性质、结构参数等影响空气弹簧刚度的因数,对基于各影响因数下空气弹簧刚度特性进行比较分析。     

基于空气弹簧非线性模型的车辆振动特性研究

为研究不同模型和不同空气弹簧物理参数下车辆振动特性,基于热力模型和ADAMS空气弹簧非线性模型建立空气弹簧悬挂系统控制模型,并利用多体动力学仿真软件SIMPACK与MATLAB/SIMULINK联合仿真平台建立包括空气弹簧系统的整车多体动力学模型。研究结果表明:热力模型较ADAMS模型更能准确模拟空气弹簧非线性动态特性;车辆低速运行时节流孔直径越小越有利于改善车辆垂向运行平稳性;车辆高速运行时节流孔直径太大或者太小都不利于改善车辆垂向运行平稳性;附加空气室体积越大越有利于改善车辆垂向平稳性,但是增大到一定程度继续增大对车辆垂向平稳性改善不是很明显。     

TY540型空气弹簧的研制

TK540型空气弹簧设计应用当前世界上最先进虚拟样机设计思想，对铁道车辆和空气弹簧性能的参数进行深入的分析和研究。应用三维实体造型软件UNIGRAPHICS建立空气弹簧的实体模型；采用非线性有限元分析软件ABAQUS分析空气弹簧上盖板裙边角度、帘线角度、附加气室的容积、气体压力等参数对空气弹簧横向、垂向性能的影响。     

空气弹簧的刚度及阻尼特性研究

介绍了空气弹簧的热力学特性,对空气弹簧的垂直刚度特性和阻尼特性进行了分析。结果表明:空气弹簧的刚度不仅与其静平衡位置时的压力和容积有关,还与其有效面积变化率和体积变化率有关。空气弹簧的阻尼特性与空气弹簧本身结构有关,同时还受外界激扰频率及振幅的影响。当外界激扰条件发生变化,空气弹簧系统的阻尼特性也将随之改变。     

双层客车用空气弹簧参数计算与特性试验

本文介绍了双层客车用空弹簧装置的主要结构特征和主要技术特性参数。对空气弹簧垂直刚度、横向刚度进行了参数计算。给出了空气弹簧疲劳、破裂极限压力、气密性能、垂直刚度、横赂刚度特性试验结果及空气弹簧装置垂直刚度测试结果。总结了双层客车用空气弹簧研制的经验和体会，并提出了改进意见，为坦进一步研制高速客车用空气弹簧悬挂装置提供了理论和试验参考依据。     

地铁车辆空气弹簧通用性能检测台机械结构设计

介绍了新型地铁车辆空气弹簧通用性能检测台的机械结构设计,包括同步链轮传动系统、通用型夹具、压力加载机构、下底座及空气弹簧附加气室等主要部件.对压力加载横梁、下底座和滚珠丝杠三大关键受力部件进行了有限元分析和强度校核.研制的空气弹簧通用性能检测台为检修部门在车辆日常保养和维修过程中对判断空气弹簧系统的性能状态提供了有效的试验手段.     

城轨车辆空气弹簧系统常见故障分析

空气弹簧具有较理想的非线性弹性特性,弹簧刚度可设计得较低,使列车在运行中具有很高的平稳性,同时又能大幅降低噪声。在列车运营过程中的一些不利因素往往会加速空气弹簧的磨损和老化,从而大大缩短空气弹簧系统的使用寿命,通过本文的分析研究总结了空气弹簧常见的漏风故障和胶囊故障,分析了各种故障的现象以及故障产生的原因,为有针对性地防范和解决此类故障提供了思路和方法。     

关于空气弹簧内部间隙的研究

对橡胶滞回、蠕变、静态刚度、动态刚度、内压等影响空气弹簧间隙的因素进行了分析,阐述了各种因素影响空气弹簧间隙的原理,给出了选择空气弹簧间隙的依据,并结合实例进行了试验验证。     

动车组空气弹簧低温性能试验设计与研究

对动车组空气弹簧进行低温性能试验是改善高寒动车组转向架动力学性能的重要方面。简要分析了空气弹簧的低温工况,设计了空气弹簧全低温二维加载试验方案,并与常温和半低温试验方案进行分析比对,重点通过全低温二维加载试验方案来研究空气弹簧的低温气密性、垂向刚度及横向刚度。研究表明:试验设计与实际工况一致,全低温二维加载试验方案更能准确反映出空气弹簧的低温性能,随着温度降低空气弹簧垂向、横向刚度变大,低温气密性满足要求。     

高速客车空气弹簧非线性横向刚度特性研究

空气弹簧是铁道车辆转向架,尤其是高速客车和地铁车辆转向架的关键部件,其横向弹性特性对车辆的运行品质具有重要的影响.文章运用非线性有限元分析技术研究了高速客车用带金属裙板的自由膜式空气弹簧的横向弹性特性,分析了空气弹簧大变形的几何非线性及胶囊与金属裙板形成的接触非线性问题.给出了空气弹簧横向非线性特性较为精确的描述,理论计算与试验结果较为吻合.研究表明:空气弹簧的横向刚度随胶囊内压的增加而增加;胶囊铺层帘线角对横向刚度有较大影响;帘线层数越多,横向刚度越大,但在胶囊总厚度给定时,层数的影响不大.