基于小滚轮高频激励的高速列车齿轮箱箱体振动试验

为探究高速列车齿轮箱箱体振动特性和疲劳损伤, 应用小滚轮高频激励台架试验, 将滚轮表面加工成径跳量幅值为0.05 mm的13阶多边形, 可等效成20阶车轮多边形, 研究了某型齿轮箱箱体在不同垂向载荷与速度工况下的振动特性; 通过雨流计数法及Miner线性损伤法则, 分析了齿轮箱箱体单位时间应力累计损伤。研究结果表明: 受齿轮箱箱体共振影响, 不同垂向载荷与速度工况下, 高速列车运行速度为200 km·h-1时, 齿轮箱箱体各测点的垂、横向加速度均方根值均为最小; 当垂向载荷为23 t时, 大部分测点的垂、横向加速度均方根值均为最大; 齿轮箱箱体存在573 Hz的局部固有频率被激发共振, 其原因是试验速度为100 km·h-1时试验台发生共振, 以及试验速度为300 km·h-1时, 受到20阶多边形车轮转频约580 Hz的主频激扰; 车轮初始速度从0加速到200 km·h-1及从300 km·h-1减速至0的速度等级之间时, 齿轮箱箱体各测点的单位时间应力累计损伤波动较大, 其余速度等级段各测点的单位时间应力累计损伤波动很小; 单位时间应力损伤最大值出现在大齿轮箱齿面观察孔, 为3.72×10-10, 损伤最小值位于小齿轮箱轴承正上方, 仅为8.29×10-18。可见, 箱体共振、试验台减速运行、速度等级对齿轮箱箱体振动加速度影响较大; 非共振、试验台不减速运行、相同速度等级下, 垂向载荷对单位时间应力累计损伤影响甚微。      

列车车轮不圆顺的研究现状

介绍了列车车轮不圆顺的诱因及车轮的不圆顺对车辆、轨道元件造成破坏的研究情况,给出了预测车轮不圆顺的发展及后果的数学模型,并提出了减少车轮不圆发展的措施。     

确定车辆系统线性和非线性临界速度的新方法

将车辆速度视为时间的慢变参数，提出了一种近似计算线性临界速度，非线性临界和极限环的数值方法，该方法亦可对机车车辆蛇行稳定性的滚动振动试验台卢到指导作用，以一高速客车的应用实例，对其线性临界和非线性速度进行了参数研究 。     

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。     

列车系统蛇行运动稳定性研究

以1动2拖动车组为例,建立了列车系统动力学模型。基于常微分方程的一次近似理论和H pf分叉理论,分析了车辆之间连接刚度和阻尼对列车系统蛇行运动的H pf分叉速度即临界速度的影响,研究了列车系统的极限环振动。结果表明,列车系统的蛇行临界速度要稍低于车辆系统,车间连接刚度和阻尼对列车系统的临界速度有一定的影响。本文的工作为列车系统的蛇行稳定性研究提供了有效的方法。     

独立轮对柔性耦合转向架耦合刚度对动力学性能的影响

提出一种独立轮对柔性耦合转向架的方案。通过理论分析得知,一旦耦合刚度合理匹配,该转向架就会在二系悬挂系统和柔性耦合元件的协调作用下自动把前后轮对调整到径向位置,这说明独立轮对柔性耦合转向架有望彻底解决独立轮对的导向难题。然后通过数值仿真全面分析了耦合刚度对独立轮对柔性耦合转向架动力学性能的影响,找出了其影响规律,获得独立轮对柔性耦合转向架耦合刚度的最佳匹配关系,为今后独立轮对柔性耦合转向架的方案设计提供了重要的理论依据。同时本文还提出了独立轮对柔性耦合转向架能产生类蛇行运动的新观念。     

摆式列车主动倾摆控制的数值仿真研究

为了仿真研究摆式列车倾摆控制信号的生成和倾摆控制规律,笔者建立了摆式列车机电耦合动力学模型和倾摆系统模型。该模型通过位于头车一位构架上的陀螺仪实时检测曲线,由同一位置的横向加速度滤波信号得到倾摆控制信号,并用线性预测法得到头车和第二辆车的倾摆控制信号。设计了倾摆系统的P数字控制器和H∞鲁棒数字控制器。采用数值积分方法进行仿真计算,研究了各种计算工况下2种控制器的控制效果。针对倾摆角度、角速度和角加速度进行比较分析,结果表明,2种控制器都能很好地跟踪倾摆控制信号,在有反馈干扰或控制信号突变时,鲁棒控制器可以更好地抑制倾摆角加速度;减小P控制的比例系数可以降低倾摆角加速度,但跟踪性能变差。     

铁路车辆垂向减振与悬挂系统参数优化

为了优化铁道客车垂向悬挂系统参数的选取，建立了铁道客车垂向悬挂系统广义鲁茨卡（Ruzicka）隔振模型，研究其简谐隔振特性，应用评价函数法，对铁道客车垂向悬挂系统进行多目标、多参数优化，以使车体的垂向振动位移和加速度最小。分析比较优化后的结果可知，多目标优化结果明显优于单目标优化结果，悬挂参数的取值和优化目标有很大的关系，不同的优化目标会得到不同的优化结果。     

铁道车辆运行安全评判的轮对爬轨脱轨准则

为了掌握车辆爬轨脱轨机理及主要影响因素,分析了轮对的三维空间受力,推导了轮轨横向力和垂向力比值的一般表示式,假设车轮在达到最大轮缘接触角时为脱轨的临界状态,并认为这时轮轨间出现完全摩擦滑动,导出了不考虑轮对摇头角的临界脱轨判别的二维准则与考虑轮对摇头角和轮轨蠕滑率效应的三维脱轨判别准则,给出了轮轴脱轨系数的定义,采用轮轴脱轨系数和轮重减载率进行脱轨的判别。仿真计算结果表明:二维脱轨判别准则与三维准则相比偏于保守;摇头角越小甚至变负,越有利于防止脱轨,摇头角越大,三维准则的临界脱轨曲线越接近于二维准则的;减小轮轨摩擦系数与增大轮缘角均有利于防止脱轨的发生。