车辆径向转向架发展及其动力学特性

解决转向架曲线通过性能和横向稳定性之间的矛盾一直是车辆动力学长期研究的课题，采用常规转向架无法同时满足二者的要求。径向转向架的出现有效地解决了这一矛盾，其既能保证转向架曲线通过性能的要求，又能改善其横向稳定性。简要介绍了国内外车辆径向转向架的发展及其应用概况，并阐述了迫导向、自导向径向转向架的导向机理及其基本结构，建立了迫导向转向架、自导向转向架和一系柔性定位转向架的统一横向动力学模型，通过计算机仿真对一系柔性转向架和径向转向架的曲线通过性能和直线稳定性进行了分析和比较。动力学模拟计算表明，应用径向转向架是降低曲线上轮轨磨耗和提高直线上稳定性的有效措施，适合运用在摆式列车及曲线较多的既有线提速客车上。     

后轮对独立回转转向架与传统转向架曲线通过性能的对比研究

利用典型的线性稳态模型对传统转向架和新型转向架（后轮对独立回转转向架）的曲线导向能力进行了分析。建立了具有14个自由度的非线性车辆模型,对最佳的一系纵向刚度布置（前导轮对的纵向刚度较小,跟从轮对的刚度较大）的新型转向架和传统转向架车辆的曲线性能进行了仿真对比。仿真结果表明,新型转向架的曲线导向性能优于传统转向架。     

我国重载货车转向架曲线性能对比仿真

为比较我国研制的27 t轴重侧架交叉支撑转向架和副构架径向转向架的低动力作用性能,基于车辆-轨道耦合动力学理论和两种转向架的具体结构,分别建立了车辆-轨道耦合动力学模型,应用车辆与线路最佳匹配设计方法,对两种转向架的曲线通过性能进行了仿真计算,并以轮对摇头角、轮轨横向力和轮轨磨耗功等参数与传统转向架进行了对比分析. 仿真结果表明:在曲线半径小于800 m 线路上,相对传统转向架,两种转向架能有效降低轮轨动力作用,且副构架径向转向架降低轮轨磨耗更具优势;但随曲线半径增大和受线路不平顺影响,径向转向架的径向作用会逐渐弱化;当曲线半径超过1 000 m后,两者的轮轨磨耗基本相当,即利用径向转向架来降低轮轨磨耗的效果不明显.      

机车径向转向架运动的基本方程

从机车径向转向架的基本型式出发，分析了这种转向架杠杆系统的运动原理及力学特性，阐述了机车径向转向架的设计原则。为便于进行曲绕通过性能分析，提出了机车径向转向架的三参数定位原理，分析了牵引中的轮对导向机理，建立了曲线通过的基本方程。并利用以上研究结果，对机车径向转向架的曲绕通过性能进行定量分析。     

独立车轮转向架车辆曲线通过性能分析

系统地分析了独立车轮转向架车辆的曲线通过性能，着重对独立车轮和传统轮对的磨耗状况进行了比较．研究表明：独立车轮转向架车辆具有良好的曲线通过性能，能以15km／h的速度通过半径为50m的曲线；且与传统轮对相比磨耗水平较低，适合在城市轻轨低地板车中采用。     

后轮对独立回转新型向架轮轨横向力的分析

从理论论上分析了固定轮对转向架、独立车轮转向架和后轮对独立回转新型转向架通过曲线时的受力情况，围绕轮轨横向力这一重要曲线通过性能指标比较了三种转向架曲线通过性能的优劣，通过比较发现后轮对独立回转新型转向架的曲线通过性能最好。然后建立了后轮对独立新型转向架车辆的动力学计算模型，利用数值仿真结果对理论分析进行了验证，发现理论分析和仿真结果基本上是吻合的。     

重载货车迫导向径向转向架的设计

针对国内货运快速重载化发展所产生的车辆系统动力学问题,基于自导向径向转向架和迫导向径向转向架的设计原理,参照Scheffel自导向径向转向架,在转K6型交叉支撑转向架的基础上,对自导向径向转向架和迫导向径向转向架进行结构设计,并将这三种低动力转向架的曲线通过性能进行对比分析.结果表明,所设计的迫导向径向转向架相比自导向径向转向架和转K6型交叉支撑转向架在轮对冲角、轮轨横向力、脱轨系数、整车磨耗功率方面具有性能优越性,并且具有良好的蛇行稳定性,说明对迫导向径向转向架的结构设计是合理的.     

独立轮对耦合转向架导向性能

提出了一种新型的独立轮对转向架方案——独立轮对耦合转向架.理论分析表明,独立轮对耦合转向架不仅在曲线上具有很好的径向调节功能,而且在直线上也具有良好的复位性能,说明独立轮对耦合转向架能解决独立轮对的导向问题.建立了独立轮对耦合转向架的动力学仿真模型,以分析该转向架的动态导向性能.仿真结果与理论分析结果吻合.     

径向转向架

本文指出了铁路车辆的横向稳定性与曲线通过性能是密切相关联的,用普通转向架要达到较高的运行速度,几乎不可避免要降低曲线通过性能,径向转向架减少了车辆稳定性与曲线通过性能间的矛盾,并着重分析了自导向及迫导向径向转向架的原理及性能。     

机车自导向径转向架的牵引与导向

使用径向架是为了解决曲线通过时轮缘磨耗而提出的一种解决方案，是提高山区运行速度很有前途的一种设计。但是由于机车需要靠轮对传递牵引力，其径向转向架在导向机理以及结构实现方面与车辆径向转向呆都有很大的不同。本文对不同驱动扭矩下传统与径向转向架的冲角、脱轨系数、角及纵横向作用力进行了计算，从而得出了存在牵引力情况下对自导向径向转向架导向的影响。     

转K7型转向架轮对径向装置抗剪刚度设计

针对转K7型副构架式自导向径向转向架,通过相关结构受力与刚度串并联关系分析,明确了决定其轮对径向装置抗剪刚度的几何和刚度参数,构建了抗剪刚度的数学计算公式.基于车辆系统动力学分析技术,确定了转K7型转向架轮对径向装置所需抗剪刚度为11 MN·m-1.考虑转向架结构实际受限条件,对轮对径向装置各组成件的几何和刚度参数进行匹配设计.首先设计确定出对角斜撑角和连接杆轴向拉压刚度分别为42.和150 MN·m-1,然后使用抗剪刚度数学计算公式导出所需的副构架结构横向刚度应不小于23.6 MN·m-1,进而按该参数要求对副构架结构进行相应设计.考虑部件间接触配合关系,建立了轮对径向装置的高仿真非线性有限元装配体分析模型.计算结果表明:结构横向刚度为24 MN·m-1,达到了轮对径向装置抗剪刚度的设计要求;抗剪刚度为所需设计值11 MN·m-1,验证了抗剪刚度数学计算公式和设计方法的可靠性.     

机车自导向径向转向架的牵引与导向

使用径向转向架是为了解决曲线通过时轮缘磨耗而提出的一种解决方案,是提高山区运行速度很有前途的一种设计,但是由于机车需要靠轮对传递牵引力,其径向转向架在导向机理以及结构实现方面与车辆径向转向架都有很大的不同。本文对不同驱动扭矩下传统与径向转向架的冲角、脱轨系数、扰动角及纵横向作用力进行了计算,从而得出了存在牵引力情况下对自导向径向转向架导向的影响。      

构架式转向架货车参数及动力学性能研究

以多刚体系统动力学原理为基础，建立了具有利诺尔减振器的构架式转向架的非线性数学模型，并以罐车为例，研究了转向架关键参数对车辆系统的运动稳定性、曲线通过性能及运行平稳性的影响．计算结果表明：转向架参数的优选和合理匹配极大地影响着车辆的动力学性能．为使车辆系统具有较高的蛇行失稳临界速度，在满足曲线通过性能的条件下，可以适当提高轴箱弹簧刚度和旁承摩擦力矩，并尽量降低旁承的纵向间隙．     

纵向耦合独立旋转车轮转向架导向机理

从轮轨蠕滑力出发,研究了纵向耦合独立旋转车轮转向架的导向机理,通过建立独立旋转车轮转向架整车动力学模型,基于数值仿真方法,分析比较了采用纵向耦合独立旋转车轮转向架、横向耦合独立旋转车轮转向架与全独立旋转车轮转向架车辆的导向性能.计算结果表明:纵向耦合独立旋转车轮轮对具备直线上的对中性能和曲线上的导向性能;在曲线通过时,...     

25t轴载外径向臂径向转向架动力学分析

基于车辆-轨道耦合动力学理论,分析了25t轴载外径向臂径向转向架的结构特点和受力特性,建立了货车-轨道空间耦合动力学模型,并编制电算程序对外径向臂径向转向架和普通三大件转向架进行了车辆横向运动稳定性、直线运行和曲线通过性能仿真分析。分析发现:对普通三大件转向架加装外径向臂,可使转向架稳定性提高10%以上,轮轨磨耗降低40%以上,轮轨横向力降低20%以上。     

后轮对独立回转新型转向架轮轨横向力的分析

从理论上分析了固定轮对转向架、独立车轮转向架和后轮对独立回转新型转向架通过曲线时的受力情况。围绕轮轨横向力这一重要曲线通过性能指标比较了三种转向架曲线通过性能的优劣 ,通过比较发现后轮对独立回转新型转向架的曲线通过性能最好。然后建立了后轮对独立新型转向架车辆的动力学计算模型 ,利用数值仿真结果对理论分析进行了验证 ,发现理论分析和仿真结果基本上是吻合的     

后轮对独立回转新型转向架的曲线通过性能研究

利用力(矩)的平衡原理,分析了新型转向架曲线导向性能提高的机理.在文献[2]的基础上对最佳的一系纵向刚度布置的新型转向架和传统转向架车辆的曲线性能进行了仿真对比.研究结果表明新型转向架的曲线导向性能优于传统转向架.     

磁流体耦合轮对转向架动力学性能的研究

建立了磁流体耦合轮对转向架车辆的动力学计算模型。利用数值模拟方法对转向架的动力学性能进行了动态仿真计算，找出了磁流体耦合轮对转向架前后轮对的耦合度对动力学性能的影响规律。通过对传统固定轮对转向架、独立车轮转向架、磁流体耦合轮对转向架动力学性能的比较，发现合理选取转向架前后轮对的耦合度可提高转向架的动力学性能。     

主动转向式转向架的理论研究

提出了一种采用力作用元件对轮对施以摇状运动环控制的方法。通过计算仿真、研究了控制系统的稳定性问题瞬态性能，分析了该主动控制导向转向架的曲线通过性能和蛇行稳定性，并与传统的转向架进行了对比分析。结果表明该主动控制导向转向架能根据转向架在曲线轨道上的受力环境，使轮对经较合理姿态通过曲线、最佳地利用轮轨间的蠕滑力，减小轮轨磨耗。     

机械式半主动控制橡胶节点的计算机仿真

橡胶节点的研究是为了有效解决车辆稳定性与曲线通过性能之间的矛盾,而可控的轴箱纵向定位刚度是解决这个问题的关键.为了解决这一问题,根据自导向径向转向架的设计要求,提出一种新型机械式半主动控制橡胶节点,它能够在保证车辆在具有较高稳定性的前提下,提升车辆的曲线通过能力,降低轮轨磨耗.对新型机械式半主动控制橡胶节点的基本结构及其工作原理进行了详细的介绍,并用SIMPACK对其在不同工况下的动力学性能进行仿真分析,证实了该设计方案为解决车辆稳定性和曲线通过性能之间的矛盾提供了新的方法,而其应用的可行性和可靠性还有待在实践中做进一步的论证.