弹性车轮车辆临界速度及曲线通过性能分析

建立了弹性轮对车辆—轨道耦合系统动力学模型,对弹性轮对车辆—轨道耦合系统的临界速度及曲线通过性能进行了动力学仿真,并与刚性轮对车辆的计算结果进行了比较和分析。根据GB/T 5599—1985《铁道车辆动力学性能评定及试验规范》进行评价,结果表明,弹性车轮的临界速度及曲线通过性能均满足要求。     

弹性车轮动力学复合模型及其性能研究

为深入研究轻轨车辆弹性车轮的动力学作用,基于压剪复合型弹性车轮的结构,在弹性车轮动力学传统模型的基础上,综合考虑弹性车轮轮芯相对于轮毂的6个自由度,建立弹性车轮动力学复合模型。利用多体动力学软件SIMPACK进行仿真计算,对比分析传统模型和复合模型下弹性车轮车辆以及刚性车轮车辆的临界速度、平稳性、曲线通过性能和轮轨磨耗等指标。结果表明:由于传统模型未考虑车轮与车轴之间的偏转刚度和轮对两车轮之间的扭转刚度,因此计算误差较大;采用复合模型得到的弹性车轮车辆的临界速度、运行平稳性指标,以及通过小半径曲线时的轮轨横向力、轮轴横向力、脱轨系数、轮重减载率等较刚性车轮车辆都有不同程度的降低;弹性车轮车辆的轮轨磨耗情况在直线通过时与刚性车轮车辆的相似,而曲线通过时相比刚性车轮车辆降低了约5.3%。     

城轨车辆弹性车轮参数优化及其线路适应性研究

通过建立弹性车轮车辆—轨道耦合系统模型,推导出系统运动微分方程;利用Simpack动力学软件建立弹性车轮车辆动力学模型,并基于车辆的运行平稳性和曲线通过性能对弹性元件的径向刚度和垂向刚度进行优化。利用优化后的刚度对弹性车轮与刚性车轮在不同的轨道线路上的适应性进行研究。结果表明,弹性元件径向刚度和横向刚度的比率在0.75~1.5范围内取值能得到较理想的动力学性能;轨道线路条件越差,弹性车轮的作用越明显。     

轻轨车辆用弹性车轮的设计

文章从弹性车轮结构选择、部件设计、刚度参数选择等方面阐述了某型轻轨车辆用弹性车轮的设计,并对该弹性车轮的结构强度及降噪试验进行了简要分析和总结。     

弹性车轮等效刚度对车辆动力学性能的影响

基于橡胶件材料的Mooney-Rivlin本构模型建立压剪复合型弹性车轮有限元模型,分析橡胶件的材料参数、预压缩量及环境温度对弹性车轮等效刚度的影响。在弹性车轮传统模型基础上建立其6自由度复合动力学模型及整车动力学模型,研究弹性车轮等效刚度对车辆动力学性能的影响。结果表明:弹性车轮等效刚度随材料参数、预压缩量及环境温度增加而增加,其中材料参数和预压缩量对等效刚度的影响较大,预压缩量由3.5mm增至5.5mm时每增加1mm其径向刚度分别增加48.26和65.11 MN·m~(-1),其他方向刚度也表现出同样的趋势;径向刚度主要影响轴箱垂向振动加速度和轮轨垂向力,这2个指标随径向刚度的增加而减小;轴向刚度与轮轨垂向力呈正相关,增加轴向刚度有利于提高曲线通过能力;偏转刚度对车辆动力学性能的影响与轴向刚度基本相似;各向等效刚度的变化对车辆平稳性的影响较小。     

径向转向架地铁车辆动力学性能及车轮损伤研究

为研究地铁车辆的动力学性能,分析了径向机构的导向原理,建立了传统、自导向、迫导向3种地铁车辆动力学模型,并根据车轮滚动接触疲劳损伤模型对车辆通过曲线时的车轮损伤进行计算。计算结果表明:车辆径向机构加强了车辆部件间的连接,优化了车辆稳定性及横向平稳性的指标;迫导向车辆在曲线运行时具有较大优势,且各项评价指标均优于自导向车辆;3种车辆模型运行于相同线路时,迫导向车辆车轮损伤值最小,在曲线半径为300 m时仅为传统地铁车辆车轮损伤的21%,自导向车辆与传统车辆的车轮损伤较大,且随着曲线半径的增大自导向车辆车轮损伤小于传统车辆。地铁车辆安装迫导向机构可以有效地减小轮轨间作用力,减缓车轮损伤。     

弹性车轮减噪声学特性研究

通过刚性车轮和弹性车轮振动模态及频响函数分析，对弹性车轮减噪机理进行了研究，同时对研制的承剪型弹性车轮与刚性车轮进行了噪声对比试验，验证了弹性车轮在缩短噪声衰减时间、改善频谱特性方面显示的减噪优良性能。     

采用独立车轮的直线电机轨道车辆的动力学分析

建立采用独立车轮的直线电机轨道车辆的动力学计算模型,采用符合直线感应电机驱动车辆特点和独立车轮特点的一系、二系悬挂设计,并对直线电机悬挂、独立车轮等关键部件进行了分析。在此基础上运用Simpack多体动力学仿真软件分析了该计算模型的曲线通过性能及运行平稳性等动力学性能。     

集成制动盘功能弹性车轮的研制

基于100％低地板有轨电车转向架空间较小的特点,研制开发了一种集成制动盘功能的弹性车轮.弹性车轮的轮箍两侧表面替代制动盘与制动夹钳制动面配合,极大缩小了转向架轴向空间,减小了转向架重量.根据弹性车轮的运用工况和载荷条件,对车轮进行相关试验验证,结果表明弹性车轮各项性能满足技术要求.     

弹性阻尼耦合轮对动力学特性分析

耦合轮对左右车轮间是通过耦合度可变的耦合器连接的,既不完全固结,也不可相对独立旋转,因此其动力学性能也有别于二者。现建立弹性阻尼耦合轮对(EDCW)车辆的动力学模型,系统地分析了其直线稳定性和曲线通过性能。研究发现,选择适当的耦合度时,全部轮对均为EDCW的车辆系统动力学性能居于传统轮对和独立旋转车轮车辆系统之间。在直线上的临界速度小于独立旋转车轮而大于传统轮对,在曲线上的导向性能劣于传统轮对而优于独立旋转车轮,其直线上临界速度的提高是以曲线上导向能力的下降为前提的。研制一种具有主动控制性能的耦合器,使其在高速时具有小耦合度,在低速和通过曲线时具有大耦合度,可以很好地满足当今铁路发展的需求。     

弹性车轮与刚性车轮噪声特性试验对比研究

开发了基于LabVIEW平台的轮轨噪声测试及后处理软件，测量了不同方向激励下承剪型弹性车轮和刚性车轮的噪声，通过对比，研究了承剪型弹性车轮的噪声特性，为低噪声城市轨道交通车辆的开发提供参考。     

车轮磨耗对高速车辆侧向过岔动力学性能的影响

高速列车在长期运营过程中，车轮将发生随里程增加而不断增大的磨耗，为探究车轮磨耗对车辆侧向通过道岔时的动力学性能的影响，建立高速车辆-道岔耦合动力学模型，在综合考虑不同磨耗程度的车轮对转辙器区钢轨接触几何影响的基础上，研究具有不同磨耗程度车轮的高速车辆侧向通过道岔时对高速车辆动力学性能的影响。研究表明：随着车轮磨耗程度增加，高速车辆侧向过岔时的轮对运动姿态和车辆动力学性能发生较大变化，车轮运营里程达到20万km后，轮轨横向力较标准车轮型面减小了42%,车体横向振动加速度较标准车轮型面减小了16%,脱轨系数较标准车轮型面减小了38%;车轮发生磨耗后，车辆系统的动力学性能、行车安全性和舒适性均有一定程度改善。     

机械抗打滑弹性车轮的研制

迟缓打滑是弹性车轮最常见的失效形式,针对这种失效形式,设计了一种采用机械抗打滑结构的弹性车轮.根据运用工况,对弹性车轮进行了仿真分析,证明其强度和疲劳寿命满足技术要求;通过对抗打滑性能测试,采用抗打滑结构的弹性车轮比普通的弹性车轮具有明显的优势;通过模拟不同温度环境下的抗打滑性能测试,证明采用抗打滑结构的弹性车轮在不同...     

直辐刚性车轮频谱特性与承剪型弹性车轮开发

从研究直辐刚性车轮频谱特性入手，在线测量了地铁轮轨噪声，开发了一种承剪型弹性车轮，并对该车轮的噪声特性进行了实验室测量，结果表明，承剪型弹性车轮能降低轮轨噪声，可为低噪声城轨车辆的开发提供参考。     

高速列车车轮不圆顺磨耗仿真及分析

为了研究高速列车车轮不圆顺磨耗的发展规律及其对动力学性能的影响,建立车辆-轨道系统动力学和车轮圆周磨耗预测相结合的耦合模型。模型中考虑了车辆系统的一、二系非线性悬挂力、轮轨非线性接触几何关系和非线性蠕滑力,并考虑了轮对的一阶弹性弯曲和扭转振动。轨道模型包括基于Euler梁的弹性钢轨和刚性轨枕。假设车轮型面不发生变化,只有车轮圆周方向不圆度发生变化,并假设车轮不圆顺的发展由磨耗引起。采用Herzt接触弹簧计算轮轨法向力,采用迹线法实时计算轮轨接触几何关系。通过数值仿真研究车轮不圆顺对车辆动力学性能的影响和不圆度的扩展规律。计算结果表明,车轮不圆顺会引起较大的轮轨垂向力,并与车轮不圆顺的谐波阶数、波深和车速有密切关系。由于车轮不圆顺引起的振动频率一般较高,车体平稳性指标对其不一定很敏感,但会增大车体振动响应,影响乘坐舒适性。在车轮初始不圆顺的情况下,随着运行距离的增加,车轮会因磨耗而加剧其不圆顺。轨道激扰不会掩盖车轮不圆度的扩展规律。     

直线电机车辆转向架的研制与优化

为解决广州地铁4号线、5号线直线电机在运用过程中其转向架出现的轴端装置脱落、车轮多边形磨耗等问题,广州地铁联合南车青岛四方研制了具有自主知识产权的直线电机转向架。该车辆转向架采用无摇枕结构、直线电机轮对内侧独立悬挂结构、无间隙弹性吊挂结构,与原来使用的BM3000-LIM型转向架相比,该转向架充分减重,能减小车辆能耗,并充分保证车辆的动力学性能。实际运营情况表明,该车辆转向架性能良好,进一步提高了地铁车辆整体性能。     

压剪复合型弹性车轮的纵向振动影响及其控制

针对弹性车轮在运行时的纵向振动问题,建立弹性车轮6自由度复合动力学模型。基于某装有弹性车轮的地铁车辆,研究其运行速度、弹性车轮自身阻尼特性对弹性车轮纵向振动的影响。对弹性车轮发生中低频大幅纵向振动时车体与构架的振动进行分析,根据弹性车轮纵向振动特点研究其控制与抑制方法。结果表明:由于轮毂与轮芯之间阻尼特性较小且具有大的刚度,当车轮高速运行时,轮轨蠕滑力诱发了弹性车轮纵向中低频大幅振动;该振动对构架振动影响较大,但对车体基本没有影响;提高一系纵向阻尼是抑制弹性车轮纵向振动的有效合理方法,当阻尼达到72 k N·s/m时可有效抑制本车弹性车轮振动。     

压剪复合型弹性车轮轮轨接触关系研究

为分析压剪复合型弹性车轮轮毂与轮芯之间橡胶元件对轮轨接触关系的影响,基于Abaqus仿真软件建立弹性车轮轮轨接触应力分析有限元模型,建立分别采用弹性车轮和刚性车轮的车辆动力学模型,分析直线和曲线上橡胶元件变形及对轮轨接触位置分布的影响.结果表明:弹性车轮轮轨接触面积较刚性车轮轮轨接触面积增加16.87％,最大接触压力降...     

频响函数在地铁弹性车轮上的应用

根据固体振动噪声与固体振动速度的关系理论，用有限元法对承剪型弹性车轮进行模态,分析计算该车轮的速度频响函数。在与刚性车轮速度频响函数比较后，得到弹性车轮的噪声特性，为低噪声城市轨道交通车辆的开发提供参考。     

剪切型弹性车轮的研制

根据某型只具有一级悬挂装置的低地板有轨电车转向架技术要求,研制开发了一种低径向刚度的弹性车轮。弹性车轮采用双圈式承剪型减振橡胶,能够有效降低车轮的径向刚度,可替代传统转向架的一系减振。根据车轮运用条件要求进行了相关试验,试验结果表明弹性车轮各项性能满足技术要求。