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。     

铁道车辆空气弹簧垂向动态特性分析方法的研究

应用空气动力学、工程热力学理论,推导空气弹簧垂向动态特性分析的数学模型,经过试验验证模型的正确性。分析装有固定节流阀空气弹簧对正弦激扰的减振性能。通过多种方案节流孔直径的空气弹簧对于不同幅值激扰的振动位移传输率的分析,确定了TY550型空气弹簧固定节流阀对于不同幅值激扰的最优取值范围,得出固定节流阀节流孔直径选取的原则是对于小幅值激扰应选取较小值,而大幅值激扰则应选稍大一些的值。     

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。     

空气弹簧与橡胶堆串联系统的垂向减振性能

从力学模型推导出空气弹簧与橡胶堆串联系统的垂向传递率，找出了橡胶堆自身阻尼特性对其整个系统阻尼特性的影响规律。从中得知传递率只与空气弹簧的容积比ｎ、频率比ζ及空气弹簧的阻尼比有关，与空气弹簧阻尼和橡胶阻尼之比Ｃ无关。     

空气弹簧与橡胶堆串联系统的垂向减振性能

从力学模型推导出空气弹簧与橡胶堆串联系统的垂向传递率，找出了橡胶堆自身阻尼特性对其整个系统的阻尼特性影响规律，从中得知传递率只与空气弹簧的容积比ｎ，频率比ζ及空气弹簧的阻尼比有关，与空气弹簧阻尼和橡胶堆阻尼之比Ｃ无关。对进一步分析、研究、开发新型结构空气弹簧，特别是对垂向减振参数的选取和理论分析、设计计算有着现实意义。对开发设计诸如高速客车转向架、地铁、轻轨车辆等的无摇枕转向架提供了设计依据。     

空气弹簧垂向减振力非线性模型研究

对空气弹簧进行了性能确认试验,建立了空气弹簧垂向作用力的非线性模型,该模型可以广泛应用于空气弹簧受压面积、容积变化率、动静刚度等方面的研究。     

轨道车辆空气弹簧的阻尼特性试验研究

针对空气弹簧阻尼特性的理论分析、试验方法,对某型轨道车辆空气弹簧产品进行了一系列阻尼试验研究,总结出空气弹簧垂向振幅、节流孔直径及载荷对于阻尼特性的影响规律,对转向架设计具有一定的指导意义。     

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。     

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。     

轨道车辆用空气弹簧阻尼特性研究与应用

对轨道车辆用空气弹簧阻尼特性的基础理论和阻尼系数的测试方法进行了探讨,重点讨论了能量等效法及其在空气弹簧系统阻尼测试上的应用。研究表明对于非线性系统,能量等效法是一种行之有效的测试方法。     

空气弹簧发展及其研究现状

文章详细论述了国内外空气弹簧的发展应用情况以及囊式、约束膜式和自由膜式空气弹簧的三种结构型式。对空气弹簧横向刚度、垂向刚度、动力学性能以及空气弹簧半主动控制方面的研究状况做了详细概述。指出了空气弹簧今后需重点研究及发展的方向。     

悬挂式单轨列车曲线通过性能分析

曲线通过性能分析是转向架设计的基础之一。使用多体系统动力学软件建立悬挂式单轨列车-轨道系统60自由度动力学模型,模型考虑轮胎-轨道接触非线性,空气弹簧和抗横摆减震器弹簧非线性。模拟悬挂式单轨列车通过曲线轨道时导向轮与轨道间法向接触力的动态变化过程,研究了空气弹簧水平刚度和轨距变化对转向架曲线通过性能的影响。结果表明:悬挂式单轨列车转向架具有不同于传统轨道车辆的曲线通过形态;空气弹簧水平刚度对转向架的曲线通过形态和导向轮法向接触力有显著的影响,水平刚度为0.01 MN/m时,相较于水平刚度0.1 MN/m,最大导向轮轨法向接触力可减小63.2%;轨距变化对转向架的曲线通过性能影响不明显,减小空气弹簧水平刚度可改善转向架的曲线通过性能。     

高速客车空气弹簧非线性横向刚度特性研究

运用非线性有限元分析技术研究了由多层正交异性复合材料组成的高速客车空气弹簧的非线性横向刚度特性，分析了大变形的几何非线性和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刚度非线性特性较为精确的描述，计算结果与试验比较表明，两者吻合良好。最后，文章探讨了空气弹簧设计的几个影响参数。     

高架轨道-桥梁耦合系统振动特性分析

分别建立了钢弹簧浮置板轨道-桥梁耦合系统、弹性扣件轨道-桥梁耦合系统的有限元模型,分析比较了该2种轨道-桥梁耦合系统在不同桥梁支座下的振动特性。结果表明,桥梁弹性支座降低了系统的刚度,从而使系统的固有频率低于刚性支座下的固有频率;钢弹簧浮置板轨道-桥梁耦合系统的固有频率随着轨道板下弹簧刚度的增大而增大;扣件刚度的改变对于弹性扣件轨道-桥梁耦合系统的振动特性几乎没有影响;钢弹簧浮置板轨道-桥梁耦合系统以及弹性扣件轨道-桥梁耦合系统的固有频率均低于桥梁自身的固有频率。     

二系螺旋弹簧刚度计算

采用有限元计算方法,对机车车辆二系螺旋弹簧的刚度进行计算。结果表明,弹簧在横向载荷作用下,由于上端移动,垂向载荷的作用位置随之发生变化,在弹簧两端切口的影响下,弹簧的受力状态发生变化,垂向刚度随载荷的变化而变化比较明显,横向刚度与所施加的横向载荷方向有关。     

并联高挠圆簧两端串联橡胶弹簧系统水平方向刚度分析

为了降低高挠圆簧的工作应力和组合弹簧系统的水平方向刚度值，铁道机车车辆转向架二系弹簧悬挂系统采用并联高挠圆簧两端串联橡胶弹簧结构。基于经典弹簧水平方向刚度分析理论，建立了高挠圆簧和橡胶弹簧的力和力矩与线位移和角位移关系式，导出了并联高挠圆簧两端串联橡胶弹簧的水平方向刚度分析的直接计算方法，为此类系统设计提供了理论依据。     

空气弹簧转向架减振形式分析

目前,国内外空气弹簧转向架的垂向减振方式主要有3种:在空气弹簧本体和附加空气室之间设置固定或可变节流孔来提供阻尼的方式和单独设置垂向减振器方式。首先对这3种减振形式进行了等效模型分析,然后建立了动力学仿真模型,模拟了车辆在不同的线路条件下运行,计算其对低频、高频激扰的响应,并分析这3种减振方式的优劣。根据计算提出采取固定节流孔外加垂向减振器方式更适合我国的车辆运营状况和线路情况。     

基于空簧气动响应的高速列车交会动力学分析

空气弹簧的动态特性受其内部压力影响较大,为了更深入地分析动车组高速交会时的运行安全性,需要考虑空气弹簧在交会流场下的气动响应。将空气弹簧的气动流体力学模型与某型动车组的整车动力学模型相结合,以列车交会气动流场压力的时间历程作为空气弹簧与车体的外部激励,分析了动车组以不同车速交会时的动力学特性。研究结果表明,交会车速越高,空气弹簧的内压波动幅度越大;会车中车体的垂向平稳性优于横向平稳性;轮轨垂向力与轮重减载率受会车流场的影响较小,在会车时有较大的安全余量;当两车以450km／h车速交会时,空气弹簧内压波动可达30．78％,且轮轴横向力与脱轨系数会在车头鼻端通过观测点的瞬间超过安全限制,影响列车的运行安全性。     

基于变刚度弹簧模型的弓网动力学分析

针对刚性悬挂接触网,基于变刚度弹簧接触网模型,提出了高效可靠的弓网耦合动力学仿真方法,并将接触压力和接触压力频谱结果与有限元法获得的结果进行了比较。计算结果表明：速度小于120 km/h时,变刚度弹簧模型的计算结果与有限元模型的结果较为一致,同时变刚度弹簧模型具有建模简单,计算效率高的优点,适合用于地铁线路的弓网耦合动力学仿真与评价。