铁道车辆弹性车体动力吸振器减振分析

为了抑制铁道车辆车体弹性振动,提出在车体底架下安装动力吸振器的方案.将车体视为均质欧拉梁,建立包括结构阻尼和动力吸振器的刚柔耦合垂向动力学模型.采用平稳性快速算法,研究动力吸振器对抑制车体弹性振动的作用.以高速客车为例进行计算分析,结果表明:优化设计的动力吸振器可以有效控制车体弹性振动,而且动力吸振器的质量越大,减振性能越好;当动力吸振器的质量为1000kg、车体垂向一阶弯曲频率低至6.5 Hz时,对于时速达250 km·h-1的高速客车仍可实现优良的运行品质.     

刚弹簧浮置板动力吸振器设计

基于动力吸振器定点扩展理论,将单自由度动力吸振器设计理论与多模态控制理论相结合,应用于浮置板轨道动力吸振器设计中,并根据有限元模型中车辆荷载作用下浮置板轨道道床1 00 Hz内的振动频谱特性,确定动力吸振器的制振频段,结合相应频段内浮置板振动模态,设计动力吸振器参数和安装位置.通过对安装动力吸振器前后车辆荷载作用下浮置板轨道道床振动响应进行对比,发现采用该方法设计出的动力吸振器能够有效降低道床板目标频段的振动,同时钢轨在该频段附近的振动也得到相应的抑制.     

钢弹簧浮置板动力吸振器设计

基于动力吸振器定点扩展理论,将单自由度动力吸振器设计理论与多模态控制理论相结合,应用于浮置板轨道动力吸振器设计中,并根据有限元模型中车辆荷载作用下浮置板轨道道床100 Hz内的振动频谱特性,确定动力吸振器的制振频段,结合相应频段内浮置板振动模态,设计动力吸振器参数和安装位置。通过对安装动力吸振器前后车辆荷载作用下浮置板轨道道床振动响应进行对比,发现采用该方法设计出的动力吸振器能够有效降低道床板目标频段的振动,同时钢轨在该频段附近的振动也得到相应的抑制。     

现代机车司机室内噪声及振动试验评价

本研究的主要目的是确定用于北美铁路的典型货运机车司机室的振动特性和评价各种结构修改对司机室内部噪声和振动的效果。为此，在试验室环境中研究了一台批量生产型机车司机室的结构动力学特性。以接近类似司机室在现场承受的输入方式用液压致动器对其激振。通过一系列试验，建立司机室的振动基线，并确定司机室各部分如何振动。然后，对司机室地板和顶盖进行一系列修改以降低振动水平。试验结果表明，加强司机室地板刚度可以降低频率在200Hz以下的司机室内部噪声和振动。然而，这种降低是以增加高频振动为代价的。在司机室顶盖结构中加减振材料可看到相似的连带关系。加入减振材料降低了某些加速度峰值，而在53Hz下却增加了一个峰值。本研究的结果指出，实际上，在能够作出哪种解决方法对于某种特定的应用场合是最有效的决定之前，必须对不同的噪声和振动解决办法分别进行试验。然而，只有在结构噪声和振动特性和主要噪声源已经被识别的情况下才可能作出这种决定。本文描述的实验室装备对于创造一个有助于可精确和重复评价不同噪声和振动解决方法的环境特别有效，而司机室结构则以与它在现场相同的方式被激振。没有这样的试验装备，许多解决方法的效果就不可能被精确地确定。     

高速铁路调频约束阻尼钢轨的降噪性能

为研究同时采用约束阻尼降噪和动力吸振2种措施的调频约束阻尼钢轨在高速运营条件下的降噪性能,利用有限元法建立钢轨-吸振器有限元模型,分析了谐振式动力吸振器关键参数对钢轨振动特性的影响,并建立试验段进行实车试验。研究结果表明:谐振式动力吸振器的谐振块质量不宜小于3.0 kg,弹性体弹性模量宜为1.0~3.0 MPa,弹性体阻尼宜为7.5~15.0 kN·s/m;调频约束阻尼系统可在较宽频域内降低钢轨竖向和横向振动,抑制以800~1 400 Hz为主频的高速铁路钢轨振动,在630~1 600 Hz频域降噪效果显著。     

动力吸振器抑制空调管道振动研究

针对空调管道振动过大的问题,对其受力进行了分析,并设计了一种具有双向抑振功能的管道动力吸振器用于振动抑制。利用Workbench对含动力吸振器的空调管道进行模态及谐响应分析。分析结果表明,造成空调管道振动过大的原因是其工作频率与第3阶共振频率相近,引发了共振;安装吸振器可有效降低管道的径向及横向振幅;排气管道中振幅较大的位置是吸振器抑振效果较好的位置。由分析结果可知,具有双向抑振功能的吸振器可为管道振动抑制提供一定帮助。     

城轨车辆司机室端部主吸能结构优化设计

为了提高城轨车辆司机室端部主吸能结构的吸能性能,采用仿真分析的方法对底架端梁和吸能结构的板材厚度进行了优化设计。考虑优化部位对吸能量的影响,建立某城轨车辆司机室车与司机室车以相对速度25 km/h的正撞模型,通过碰撞分析计算得到了结构优化前后的吸能量及车体不发生压溃的最大撞击速度。研究结果表明:提高底架端梁结构的刚度,减小主吸能结构的板材厚度能够满足司机室端部吸能系统的顺序可控变形规律,其吸能性能也得到提升,为主吸能结构的优化设计提供了理论参考。     

动力吸振器刚度和阻尼偏差对浮置板轨道低频振动控制的影响

针对动力吸振器在浮置板轨道上的应用问题,基于扩展定点理论和车辆-轨道耦合动力学理论,对动力吸振器的刚度和阻尼偏离最优值情况下的浮置板轨道低频域(32 Hz)振动控制效果进行分析。以钢弹簧浮置板轨道为例,建立附加吸振器的浮置板轨道有限元模型,并结合车辆-轨道耦合动力学模型进行仿真分析。计算结果表明:当吸振器阻尼偏离最优值时,浮置板位移响应在固有频率附近出现两个明显的峰值,且在偏差-75%工况下,吸振器对轨道板综合振动控制效果比最优参数工况降低2.1 d B;当刚度偏差在125%以内时,浮置板位移响应在固有频率左侧出现较为明显的峰值,且在偏差75%工况下,吸振器对轨道板综合振动控制效果增加0.5 d B。     

含有惯容的动力吸振器减振性能研究

提出了6种含有惯容的动力吸振器,得到了各个模型最优参数的数值解,并研究了这6种动力吸振器的减振性能。首先,将6种惯容-弹簧-阻尼结构引入到接地式动力吸振器中,建立系统的动力学方程,通过归一化处理得到系统的稳态振幅放大因子。然后,建立了数值寻优的计算流程,并以经典的接地式DVA为例,与解析解的优化结果作对比,验证了计算流程的正确性和合理性。最后,以这种计算流程为基础,对这6种惯容动力吸振器进行参数优化,得到其最优数值解。通过与传统动力吸振器在简谐激励和随机激励下作比较,发现把惯容-弹簧-阻尼结构以合适的组合形式引入到吸振器中有更好的减振效果,对新型动力吸振器的设计和改造有一定的指导意义。     

高速列车车下设备动力吸振器的设计计算

基于动力吸振器的工作原理,探讨了将车下设备设计成动力吸振器以降低车体振动的可行性,并以某高速列车和其车下设备为例,分析了调谐比和阻尼比对位移传递率的影响规律,得到了动力吸振器的弹性阻尼参数,设计了弹性阻尼元件。     

地铁车辆底架薄壁梁吸能结构耐撞性试验与仿真研究

针对城轨列车的结构形式,以典型地铁头车车体司机室安装接口为设计约束,设计一种底架薄壁梁司机室结构.首先对城轨列车底架吸能结构进行设计,并基于模型设计,研制实际司机室结构样机,并通过冲击试验对吸能结构进行了耐撞性研究,结构撞击平台力为1450 kN,吸收能量为550 kJ.随后建立有限元模型,对吸能结构进行数值仿真,最终对有限元与试验研究结果进行分析,结构在撞击力、吸能量、变形模式、压缩位移、褶皱形状及位置基本一致.研究结果表明:试验和仿真的误差范围控制在10％以内,验证了该有限元模型拥有较高的精度,可通过仿真手段代替试验研究,进一步探究各冲击工况下的动态响应.     

基于人体敏感频率的二自由度动力吸振器研究

从振动对人体生理影响出发,结合平稳性权重函数和实测高速动车组功率谱密度,指出对车体刚性振动控制的重要性。提出采用基于加速度的二自由度动力吸振原理,设计抑制车体浮沉及点头振动的二自由度吸振器。建立典型高速动车组单车垂向动力学模型,采用虚拟激励法及平稳性快速算法分别计算车体响应加速度功率谱密度及运行平稳性。研究结果表明,二自由度动力吸振器对车体浮沉及点头振动具有良好的抑制作用,能够提高车辆运行平稳性,当二自由度动力吸振器实现最优同调时,对点头及浮沉振动的抑制效果最佳。     

钢轨动力吸振器对地铁车轨振动的影响分析

基于车轨耦合动力学理论,建立地铁车辆与地铁常用整体道床轨道的耦合动力学模型。对比地铁车辆在加装动力吸振器和未加装钢轨动力吸振器的轨道运行时的车体加速度、轮轨相互作用力、钢轨加速度以及轨道板(道床板)振动加速度等指标,综合分析其对车辆和轨道的影响,对钢轨动力吸振器的应用具有理论指导意义。对比从时域和频域分别进行,结果表明,地铁整体道床轨道在加装钢轨动力吸振器以后,车体垂向加速度受到的影响很微小;轮轨动作用力有减小趋势;钢轨加速度和道床板表面加速度在钢轨pinned-pinned共振频率附近有明显的降低。安装钢轨动力吸振器有利于轨道减振降噪,对轮轨动作用力的降低也有益处。     

动力集中动车组司机室防撞性设计与分析

对动力集中动车组司机室进行了结构强度及碰撞吸能性分析,验证了司机室防撞性设计的合理性,对我国动力集中动车组司机室防碰撞性设计具有指导意义。     

基于局域声子理论的铝合金型材低频降噪研究

针对高速列车在运行过程中产生低频噪声对人体的伤害,基于声子晶体局域共振理论的阻尼动力吸振器模型对高速列车的地板结构进行理论分析和软件仿真,得出较优的地板结构布置和较高的隔声量。首先通过分析局域声子板的多自由度系统的振动的耦合基本特征,对高速列车地板进行结构模态分析,然后通过商业多物理场软件对列车地板声固耦合结构施加平面波辐射载荷,分析在低频频域范围内的局域声子板的声透射系数再计算入射能量与透射能量之间能量损失情况,最后通过对局域声子板材料的优化设置,选择合理、经济、高效的材料设置,在低频范围内得到较好的隔声量。研究结果表明:经过合理的布置局域声子板对地板结构在低频(100~500 Hz)内隔声有很大的提高。     

铁道客车系统的垂向减振分析

建立铁道客车垂向振动系统数学模型,计算客车系统幅频特性曲线,根据曲线峰点来确定系统自振频率,给出客车系统自振频率计算的简单近似解析方法和精确数值方法。提出客车系统各刚体振型共振速度的概念和计算公式,得出共振速度只与系统本身的自振频率和结构参数如车辆定距和转向架固定轴距有关。对客车系统在有无动力吸振器情况下的简谐和随机振动进行分析,认为采用吸振器确实能够在一定程度上抑制车体某些频率成分的振动,适当增大吸振器质量、刚度和阻尼,可以达到较好的减振效果。     

城市轨道车辆车体被动式吸振器减振设计研究

针对城市轨道车辆车体振动的问题,建立了含被动式吸振器的车轨垂向振动模型,指出了传统二自由度被动式吸振器应用在轨道车辆上的局限性,提出了适用于城市轨道车辆车体被动式吸振器减振设计方法,利用Sperling平稳性指标验证了被动式吸振器在不同速度和载客量工况下的减振效果,探讨了被动式吸振器的安装可行性.研究结果表明:传统被动...     

动车组司机室地板异常振动问题分析

以某型号高速动车组为研究对象,分析司机室地板异常振动问题,通过线路跟踪测试,获取了司机室地板结构异常振动的具体特性;基于车辆振动传递特性和振动相关性分析方法,对可能引起地板异常振动的轮轨和传动系统传递路径分别进行了研究;结合车轮踏面外形及车轮不圆度测试,分析了地板结构异常振动产生的根源;提出了相应的控制措施。研究结果可用于指导动车组车辆局部振动问题的解决和优化改进。     

电力机车司机室空气传播噪声预测

试验分析了电力机车司机室噪声源的噪声特性和司机室各墙体的隔声性能。基于声源声功率的等效原理,将室外声源声功率级等效转换到室内声源声功率级,基于现有隔声设计的基本公式,对电力机车司机室内受声点的噪声进行了预测。结果表明:轮轨噪声、机械间设备噪声和司机室内空调、暖风机噪声是司机室噪声的主要来源;由于机械间内产生了足够的混响声,机械间内受声点声压级的大小与声源到受声点的距离无关;计算结果与测试结果存在一定的误差,但仍在可接受范围之内。预测方法能为电力机车司机室早期的声学设计和改进提供设计依据。     

提速列车机车司机室噪声振动污染现状

为了了解列车提速后机车司机室噪声、振动的污染状况，对机车司机室噪声、振动进行调查。经调查表明， Ｄ Ｆ１１、 Ｄ Ｆ４ Ｄ型机车司机室噪声均超标，当车速＞ １２０ ｋｍ ／ｈ 时， Ｄ Ｆ１１ 型机车座椅 Ｙ 向振动超标。提示司机室隔声效果差， Ｄ Ｆ１１型机车座椅减振效果差，易导致司机疲劳而影响行车安全。