轨道客车空气弹簧扭转试验台的设计及应用研究

对空气弹簧扭转刚度这一影响轨道车辆通过曲线的重要参数进行研究,简要分析了空气弹簧的结构原理,设计了一套空气弹簧扭转试验台。对试验台的结构与原理进行了介绍,利用该试验台研究了相同垂向载荷条件下不同扭转振幅,以及不同垂向载荷条件下相同扭转角度等工况对空气弹簧扭转刚度的影响,结果表明:在相同垂向载荷条件下,扭转刚度随扭转振幅增加而变小,在相同扭转角度条件下,扭转刚度随垂向载荷增加而变大。试验设计达到预期目的,相应研究成果可为空气弹簧的研发和试验参考。     

转K2型转向架弹簧载荷识别及其对弹簧寿命影响的研究

用试验的方法得到在垂直载荷作用下弹簧45°方向应力和最大主应力之间的差异,用有限元法计算了弹簧在横向、垂向加载时的载荷识别系数。根据线路实测动应力识别出转K2型转向架弹簧在运用工况下的2种载荷。最后根据载荷计算出弹簧的应力,利用疲劳损伤模型计算出损伤,得出了2种载荷对疲劳寿命的影响。     

高速动车组轴箱弹簧疲劳失效机理研究

自哈大高速铁路开通以来,某动车组转向架发生轴箱弹簧断裂故障多起,断口均位于第一工作圈距弹簧端部60mm处,断裂弹簧的平均寿命里程为165万km。本文通过断口形貌分析、弹簧在线载荷识别以及接触应力有限元仿真,对该轴箱弹簧的失效原因进行了分析。断口的宏、微观分析表明,弹簧发生了典型的疲劳断裂。将轴箱弹簧标定为测力弹簧,在运用线路上实测了弹簧垂向载荷和横向载荷时间历程,结果表明,该弹簧运用中未受到超出其动态设计规范的冲击载荷,其垂向和横向载荷均为随机动载荷,其中垂向载荷最大幅值为3.72kN,横向载荷最大幅值为1.18kN。利用ABAQUS有限元程序仿真分析了弹簧接触应力随垂向和横向载荷的变化规律,结果表明,第一工作圈距弹簧端部60 mm处的等效接触切应力值最大,与实际断裂位置相吻合。     

螺旋圆弹簧的横向刚度分析

分析比较几种国内外常用的螺旋圆弹簧横向刚度计算方法发现,由于各种方法使用的螺旋圆弹簧计算高度算法不同,导致螺旋圆弹簧横向刚度计算结果有比较大的差异。为此定义螺旋圆弹簧自由高与簧条直径之差为螺旋圆弹簧有效自由高度,用以统一各方法中的螺旋圆弹簧计算高度算式。计算结果表明,当螺旋圆弹簧的有效自由高度与垂向挠度之差等于螺旋圆弹簧计算高度时,用各种方法计算出的螺旋圆弹簧横向刚度与试验结果最为接近。     

铁道车辆车下设备新型减振器设计研究

利用碟形弹簧在一定条件下可以产生负刚度的特性,将碟形弹簧与橡胶弹簧并联,设计出一种可以实现垂向与横向刚度分离的车下设备新型减振器,并运用谐波平衡法对车下设备新型减振器进行传递特性分析。建立包含车体弹性的高速动车组车辆刚柔耦合动力学模型,基于车辆运行平稳性最优原则,计算获得车下设备垂向与横向最优吊挂刚度,并据此设计新型减振器参数。将车下设备采用新型减振器的车辆与车下设备采用传统橡胶减振元件的车辆进行对比分析,结果表明,前者的垂向与横向运行平稳性及车体振动加速度功率谱明显优于后者,所设计的新型减振器能够有效降低车体的弹性振动,改善车辆的运行平稳性。     

环式叠层型橡胶弹簧稳定性及优化设计技术研究

对叠层橡胶弹簧在垂向载荷下的稳定性进行了分析,针对叠层橡胶弹簧的结构特点,在建立参数化有限元模型的基础上,通过叠层橡胶弹簧的结构和性能参数对失稳状态下横向偏移量的灵敏度分析,确定了敏感设计变量。以横向偏移量最小为优化目标,实现了叠层橡胶弹簧垂向稳定性的优化设计。     

一种双层沙漏结构辅助弹簧的空气弹簧

对一种双层沙漏结构辅助弹簧的空气弹簧进行了研究,通过对产品进行有限元理论计算、产品试制、产品试验证明,双层沙漏辅助弹簧的空气弹簧在充气状态下能够实现较强的变形能力和较低的垂、横向特性;在泄气状态时,双层沙漏弹簧也能提供较低的垂向刚度,提高了无气运营时轨道车辆的运行安全性。     

货车装载工况对车辆通过小半径曲线时的垂向平稳性影响

将货物、车体和摇枕作为1个系统,基于弹簧悬挂装置垂向受力的变化,提出货车垂向平稳性评价指标。运用建立的货车在曲线上运行时的垂向平稳性模型,以C64k敞车为例,研究4种典型装载工况下重车重心高、货物重心横向和纵向偏移量与货车通过小半径曲线时垂向平稳性的关系。研究表明:用作用在每个弹簧悬挂装置的垂向载荷变化判定货车运行的垂向平稳性,可更直观描述货车装载工况对车辆垂向平稳性的影响;对货车的垂向平稳性影响以货物重心的纵向偏移量最大,而重车重心高度的影响最小;计算结果为确定合理的重车重心高度以及货物重心横、纵向偏移量的限制值提供了科学依据。     

悬挂参数对悬挂式单轨车横向稳定性影响分析

研究目的:为分析悬挂式单轨车辆通过曲线时的横向稳定性问题,基于国内某型悬挂式单轨系统,采用多体动力学软件Universal Mechanism建立60自由度的车-线系统动力学模型,以车体和摇枕为主要研究对象,探索车辆横向偏角在不同减振装置参数下的变化特性。研究结论:(1)横/垂向减振器阻尼、空气弹簧水平/垂向阻尼参数的变化对悬挂式单轨车体和摇枕的横向晃动几乎没有抑制作用;(2)降低空气弹簧水平刚度有利于减缓车辆的横向晃动,而减小垂向刚度会进一步增大晃动的可能性;(3)若考虑在摇摆减振器处并联钢弹簧,其刚度的增加有利于减小车体和摇枕的最大横向偏角,而摇摆减振器阻尼的增大则侧重于减少车体和摇枕的振动周期数,因此应综合考虑摇摆减振器阻尼、刚度参数设计,以有效提升旅客舒适度体验;(4)本研究成果可为悬挂式单轨车辆悬挂参数优化及线路设计提供一定的参考。     

轴箱弹簧力学性能试验设计与研究

针对轴箱弹簧进行系统力学性能试验的问题,简要分析了一种轴箱弹簧结构,设计了一种改进型的静态、动态和疲劳性能试验方案,并与改进前方案分析比对,重点通过改进型方案研究了轴箱弹簧的垂向静刚度、横向静刚度、垂向动刚度、横向动刚度和耐久性能。研究表明:改进型方案结构设计合理,能提高试验数据的准确性,所测试的轴箱弹簧各项性能满足要求,且数据重复性较好,研究成果对轴箱弹簧类产品的研发和试验起一定指导作用。     

转K6型转向架减振系统对C80型铝合金敞车动力学性能影响研究

为了探明转K6型转向架减振系统对C80型铝合金敞车动力学性能的影响,特组织了一次线路动力学试验。试验对象共计3辆装用不同减振系统的C80型铝合金敞车,减振系统的区别主要在于斜楔材料及枕簧和减振弹簧刚度。试验结果表明,通过换装组合式斜楔减小转向架系统的相对摩擦系数,可以明显改善车辆的垂向振动性能,使空、重车的垂向振动加速度及垂向运行平稳性指标降低,并且对车辆的横向力、脱轨系数及轮重减载率的影响较小。试验结果还表明,降低转向架减振系统的弹簧刚度对降低车辆的轮重减载率是有益的。     

城市轻轨车用二系沙漏型橡胶弹簧研究

沙漏型橡胶弹簧具有垂向、横向刚度小、结构简单、质量轻等优点,逐渐用于城轨车辆二系悬挂系统。本文以理论分析与工程化运用相结合,分析了沙漏型橡胶弹簧的稳定性,探讨了弹簧结构与转向架空间布局的关系,在保证产品功能和可靠性的前提下,进行了轻量化设计。产品试制后,进行了系列试验验证,试验结果和现车运用表明,沙漏型橡胶弹簧具有良好的稳定性、合适的垂向、横向刚度、可靠的运用安全性,是二系悬挂的重要组成部分。     

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。     

钢-混凝土连续组合铁路桥梁综合动力性能试验研究

通过对某客运专线的钢-混凝土连续组合板梁铁路桥和连续组合箱梁铁路桥的综合动力性能试验,测试在高速列车通过时钢-混凝土组合连续梁桥的自振特性、动挠度、竖横向振幅、竖横向加速度、墩顶横向振幅、支座位移、脱轨系数、轮重减载率和轨道力等动力响应和安全指标。采用车桥耦合振动理论对2座组合梁桥进行动力仿真分析,对桥梁的动力性能、试验列车运营的舒适性和安全性进行预测,结合已有相关规范,分析实测资料并综合评价2种类型组合梁铁路桥体系的各种性能。试验结果表明,在高速列车荷载作用下,2座组合梁桥梁体及墩身应力增量很小,支座位移也很小;实测梁体竖向自振频率符合相应的规范要求;在高速列车荷载作用下,梁体跨中挠度、横向振幅、竖横向加速度和墩顶横向振幅以及桥梁中跨跨中的脱轨系数、轮重减载率和轨道力符合相应的规范要求。     

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。     

浮置板轨道结构对地铁车辆轨道耦合系统动力性能影响分析

以北京地铁6号线车辆为样本,研究了浮置板轨道对于车辆轨道耦合动力学模型的影响。建模时将浮置板轨道考虑成柔性体,用有限元实体单元建模,并利用模态叠加法进行求解。仿真后得出如下结论:与轨道不平顺引起的冲击相比,采用浮置板轨道后所产生的枕跨冲击、过渡冲击、轨道板冲击并不明显。车辆在浮置板轨道上行驶时,其竖向悬挂系统能够较好地降低轮轨的冲击力;轨道垫板刚度的主要影响是频率在60~150 Hz范围内的振动,对低频振动影响较小。随着轨道垫板刚度的变大,轮轨垂向力和轮重减载率逐渐变大,但其对轮轴横向力和脱轨系数影响很小,对车体振动几乎没有影响。轨道垫板刚度的主要影响是频率在10 Hz左右的轨道板的振动,对浮置板钢弹簧支承力的影响较小,即对路基的减振效果影响较小。     

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。     

基坑开挖引起复合地基下卧双线地铁隧道附加荷载的计算研究

为研究基坑开挖时复合地基及竖向、横向"双洞效应"对下卧双线地铁隧道竖向、横向附加荷载的影响,基于Mindlin应力解,得到在复合地基侧摩阻力作用下隧道轴线上的竖向、横向附加荷载,通过迭代法计算得到"双洞效应"引起隧道轴线上的竖向、横向附加荷载,借助竖向、横向总附加荷载引起的隧道位移对比验证,并分析隧道位置改变对侧摩阻力和"双洞效应"引起隧道竖向、横向附加荷载的影响。研究结果表明:侧摩阻力和"双洞效应"对隧道竖向、横向附加荷载的影响是不可忽略的,其影响主要表现为减小隧道的竖向、横向总附加荷载,且影响范围不变;在施工条件和规范容许范围内,应尽量减小双线隧道之间的距离,以及增大隧道与基坑中点的距离;当需要严谨精确地计算小净距地铁隧道"双洞效应"引起的附加荷载时,必须选用迭代法计算。     

铁路简支梁桥竖向有载频率研究

采用车-桥系统相互作用的计算模型。对不同跨度简支梁桥的竖向有载自振频率进行了深入研究，结果表明，桥梁的竖向有载自振频率在列车过桥全过程中是周期性变化的，其数值不仅与桥梁本身的刚度和质量分布有关，同时还上桥上车辆各轮对悬挂弹簧的刚度和簧下质量及其在桥上的位置有关。