轮轨摩擦自激振动导致曲线啸叫研究

在地铁车辆通过狭窄的曲线轨道时,往往伴随着啸叫噪声的产生。为深入研究这一现象,该研究考虑了列车在曲线轨道行驶时的轮轨接触状态,进而建立了轮对-轨道系统的摩擦耦合有限元模型。随后,通过复特征值分析对该模型进行深入研究,并探讨了不同摩擦因数以及钢轨吸振器的类型及其参数对曲线啸叫产生趋势的影响。研究结果表明,轮对-轨道系统由于摩擦自激振动而引起的曲线啸叫噪声频率为482.4 Hz、1 205.1 Hz和2 153.9 Hz,这与现场测试结果相一致。此外,当摩擦因数大于或等于0.25时,轮对-轨道系统才会出现2 153.9 Hz的曲线啸叫噪声频率;而安装钢轨侧面吸振器及增大其连接阻尼或者选择合适的轨底吸振器结构均能有效地缓解轮对-轨道系统的摩擦自激振动。

摩擦因数对摩擦自激振动影响规律的数值分析

摩擦因数的变化对摩擦自激振动的产生和发展具有非常重要的影响,然而,在试验过程中很难对接触面之间的摩擦因数进行精确控制。建立了金属往复滑动试验系统的有限元模型,对金属往复滑动过程中的摩擦自激振动现象进行了瞬时动态分析和复特征值分析,在分析过程中对接触面之间的摩擦因数进行了精确控制。时域分析结果显示,摩擦因数对摩擦自激振动的连续性和振幅有非常明显的影响,对摩擦自激振动的频率影响较小;模态分析结果表明,系统的振动模态随着摩擦因数的增大发生了明显变化。

数控机床进给系统摩擦自激振动研究

建立了数控机床进给系统的动力学模型,运用描述函数法对系统低速运动时工作台出现摩擦自激振动的原因进行了分析.结果表明:负阻尼区的存在是产生摩擦自激振动的根本原因.通过增加正阻尼、增大系统阻尼系数等措施可以消除负阻尼区;改善系统运动部件的工作条件也是抑制摩擦自激的有效措施.

机床摩擦自激振动的研究

用位移图、速度图，描述了摩擦自激振动，分析了伴生现象，建立了动力学模型和数学表达式；研究了该自激振动的机理及产生条件，引入运动均匀性系数，求解微分方程，推导出发生自激振动的临界速度公式．经与实践对照。

摩擦自激振动主要参数摩擦力矩的测定

摩擦自激振动是工程中普遍存在的且有着重要影响的一种振动形式,已越来越为人们所关注。在分析并建立了摩擦自激振动力学模型的基础上,提出了一种摩擦自激振动主要参数摩擦力矩测定的简单易行的有效方法,并进行了摩擦力矩的测定,从而验证了该方法的正确性。

催化剂加料器计量组件摩擦自激振动分析

针对聚乙烯生产中催化剂加料器强制下料故障频发的问题,该研究基于加料器计量组件摩擦副接触不紧密引发强制下料的观点,提出通过分析计量组件摩擦自激振动特性探究强制下料发生机制的新思路,应用有限元复特征值法对计量组件摩擦自激振动特性进行了分析,分析表明现役计量组件在正常工况下易发生摩擦自激振动,且摩擦自激振动会改变浮动盘与计量盘之间的接触状态,是引发强制下料的重要原因。进一步地,将参数不确定性引入计量组件系统,基于响应面代理模型对系统摩擦振动性能进行可靠性评估,结果显示计量组件在考虑参数不确定时较理想设计状态更容易发生摩擦自激振动,摩擦振动性能亟待提高。参数全局灵敏度分析结果表明优化浮动盘相关参数是提升系统摩擦振动性能的重点,结合参数影响性分析,从摩擦振动的角度给出了计量组件改进具体措施。该研究结果可为加料器强制下料发生机制研究及计量组件优化设计提供有益参考。

摩擦自激振动引起摩擦面波状磨耗的试验研究

在销-盘摩擦磨损试验机上进行金属干摩擦试验,研究摩擦自激振动对盘试件磨痕表面轮廓的影响,采用激光位移传感器测量盘试件摩擦表面轮廓尺寸,用加速度传感器测量销试件的摩擦自激振动.试验结果表明:在干摩擦状态下,销-盘系统容易发生持续的摩擦自激振动,当摩擦时间达到一定数值后,盘试件的磨痕表面轮廓会出现明显的波浪形磨耗,波浪形磨损机理主要是疲劳磨损.分析表明波浪形磨耗的波长近似等于摩擦自激振动的周期与滑动速度的乘积,由此推断摩擦自激振动引起了摩擦表面的波浪形磨耗.

抑制轮轨摩擦自激振动的扣件结构多参数拟合研究

为研究扣件结构参数对轮轨摩擦自激振动的影响,基于轮轨摩擦耦合自激振动的观点建立了小半径曲线轨道整体道床支承的轮轨系统有限元模型;通过现场测试和数值仿真验证了轮轨摩擦自激振动模型,进而基于该模型研究了扣件结构中各参数对轮轨摩擦自激振动的影响;综合考虑多因素之间的相互影响,采用最小二乘法得到了预测轮轨摩擦自激振动发生可能性的扣件结构多参数拟合方程.研究结果表明:在整体道床支承的小半径曲线轨道上,轮轨间饱和蠕滑力引起的轮轨摩擦自激振动是诱导该区间钢轨波磨的关键因素,轮轨系统的摩擦自激振动主要发生在300 Hz和320 Hz;根据扣件结构的多参数拟合方程,在适当范围内,扣件的垂向阻尼为1000 N·s/m,扣件间距为1.0 m组合时,可以降低小半径曲线轨道上轮轨系统摩擦自激振动发生的可能性,从而降低钢轨波磨发生的可能性.

高速铁路制动区间钢轨摩擦自激振动研究

为了探究高速铁路制动区间的典型钢轨波磨现象,基于轮轨摩擦自激振动诱导钢轨波磨的观点展开了研究,通过武广高速铁路制动区段的现场调研,掌握该区段的波磨特征并采集相应的轨道不平顺;基于轮轨摩擦自激振动诱导钢轨波磨的观点分别建立制动区段高速列车的动/拖车轮对-轨道-制动系统的有限元模型,并利用复特征值法进行动/拖车轮轨系统的摩擦自激振动分析,比较动/拖车轮轨系统在制动和非制动工况下系统发生摩擦自激振动的可能性,以及在制动工况下动车轮轨和拖车轮轨系统的摩擦自激振动情况;使用控制变量法研究了制动系统摩擦系数和扣件垂向刚度对动/拖车轮轨系统摩擦自激振动的影响规律.研究结果表明:制动工况更容易引起系统的摩擦自激振动;拖车轮轨系统更容易引起系统摩擦自激振动;控制制动装置摩擦系数约为0.30,扣件垂向刚度约为50 MN/m时能一定程度降低轮轨系统发生摩擦自激振动的可能性,进而抑制钢轨波磨的产生.

地铁线路先锋扣件结构参数对轮轨摩擦自激振动的影响

基于轮轨摩擦自激振动诱发钢轨波磨的观点,研究地铁线路先锋扣件支撑小半径曲线轨道扣件结构参数对轮轨摩擦自激振动的影响。根据现场调研建立车辆-轨道的多体动力学模型,验证列车通过地铁线路先锋扣件支撑小半径曲线轨道时轮轨间的蠕滑力饱和情况;基于动力学模型建立相应的导向轮对-钢轨有限元模型,利用复特征值法分析轮轨系统的摩擦自激振动特性。预测得到的轮轨系统不稳定振动频率与诱导钢轨波磨的振动频率相符,验证了建立的导向轮对-钢轨有限元模型的正确性。利用控制变量法研究扣件结构参数对轮轨系统摩擦自激振动的影响规律,发现轮轨摩擦自激振动发生的可能性随着扣件垂向刚度的增大而轻微增加,随着垂向阻尼的增大而明显降低;随着扣件横向刚度和横向阻尼的增大,轮轨摩擦自激振动发生的可能性降低。因此,增大先锋扣件垂向阻尼、横向刚度和横向阻尼,有助于抑制地铁线路先锋扣件支撑曲线轨道的波磨。

基于摩擦自激振动理论的地铁线路梯形轨枕支承小半径曲线轮轨系统钢轨波磨研究

基于摩擦自激振动理论,研究了地铁线路梯形轨枕支承小半径曲线轨道上出现的钢轨波磨病害的成因及影响因素。建立了梯形轨枕支承小半径曲线轮轨系统的有限元模型,利用复特征值法研究了轮轨系统的摩擦自激振动特性,并分别讨论了轨道减振结构中侧向缓冲垫参数、底部橡胶垫板参数和扣件参数对轮轨系统发生摩擦自激振动的影响。结果表明,在梯形轨道支承小半径曲线轨道上,诱导该区间钢轨波磨的主要成因可能是轮轨间蠕滑力饱和导致的摩擦自激振动;总的扣件刚度和底部橡胶垫板的垂向阻尼对轮轨系统自激振动的影响较为明显,轮轨系统的不稳定振动趋势随扣件刚度和底部橡胶垫板的垂向阻尼的增加而降低。因此,在一定范围内通过增大扣件刚度和底部橡胶垫板垂向阻尼,有助于缓解梯形轨枕支承小半径曲线轨道上钢轨波磨的发生趋势。

数控机床摩擦自激振动研究

文章结合数控机床的应用机理,对数控机床的摩擦自激振动展开深入的分析,从数控机床的动力学模型方面入手,实现对数控机床摩擦自激振动系统的有效探索。同时,还针对数控机床的摩擦自激振动进行函数运算方法的论证,对数控机床摩擦自激振动的低速运动状态以及工作台摩擦自激振动的主要原因等展开深入探讨。上述方法的应用,能够有效地实现对数控机床摩擦自激振动问题和各类现象的分析,且能够针对现有的摩擦自激振动问题与问题成因消除数控机床摩擦自激振动,以此提升后续数控机床的工作效率和工作质量,减少数控机床摩擦自激振动造成的工作阻碍。

钢轨吸振器对轮轨摩擦自激振动的抑制效果

基于摩擦自激振动理论和现场调研,建立了DTVI2和科隆蛋扣件结构支撑下的小半径曲线区段轮对-钢轨-吸振器系统有限元模型,采用复特征值分析和瞬时动态分析研究了2种扣件区段钢轨吸振器对钢轨波磨的抑制效果;通过最小二乘法和粒子群算法研究了钢轨吸振器的不同参数对钢轨波磨的影响规律,确定2种扣件下钢轨吸振器的最优参数组合。研究结果表明:安装钢轨吸振器前后,轮对-钢轨-吸振器系统发生摩擦自激振动的主要频率为480 Hz;DTVI2扣件的最大垂向振动加速度由270.01 m·s^(-2)下降到206.07 m·s^(-2),降低了23.71%,功率谱密度(PSD)峰值由98.98 dB下降到94.92 dB;科隆蛋扣件的最大垂向振动加速度由300.97 m·s^(-2)下降到211.44 m·s^(-2),降低了29.74%,PSD峰值由101.58 dB下降到95.14 dB;在DTVI2扣件区段中,钢轨吸振器质量为14.0 kg,连接刚度为9.0×10^(6) N·m^(-1),连接阻尼为1.0×10^(5) N·s·m^(-1)时对钢轨波磨的抑制效果最好;在科隆蛋扣件区段中,钢轨吸振器质量为7.5 kg,连接刚度为1.07×10^(7) N·m^(-1),连接阻尼为1.0×10^(5) N·s·m^(-1)时钢轨波磨的抑制效果最好。可见,安装钢轨吸振器能够有效抑制轮轨系统的摩擦自激振动,从而抑制钢轨波磨的产生和发展;钢轨吸振器对科隆蛋扣件区段钢轨波磨的抑制效果优于DTVI2扣件区段;合理选取钢轨吸振器的连接参数会进一步抑制钢轨波磨的产生和发展。

基于摩擦自激振动升频效应的超低频振动能量收集

低频振动在环境中广泛存在,针对目前低频振动能量收集效率低的问题,提出将外界低频振动转化成摩擦系统的自激振动,实现低频振动到高频振动的升频转换,以达到提高低频能量收集效率的目的。为此,首先建立了集总参数模型,从理论上阐明低频振动能量收集方法的可行性,并分析模拟了该模型压电电压与功率的输出特性;其次分别设计了往复摩擦自激振动能量收集试验和压电悬臂梁碰撞能量收集试验,对比分析将低频振动转化为摩擦振动能否提高压电输出功率。试验与仿真结果表明,利用摩擦自激振动能够显著提升振动频率。摩擦自激振动电压幅值随着激励频率的增大而增大,与碰撞电压相比,其电压幅值较低,但是频率得到了大幅提升。由于频率的提升,压电振子的能量输出大幅提升,使得超低频振动能量收集性能明显提高。

基于压电悬臂梁振动能量收集器的摩擦自激振动能量收集

针对机械装备滑动摩擦副广泛存在的高强度摩擦自激振动,设计了结构简单的压电悬臂梁振动能量收集器并安装在滑动摩擦副上,以实现将摩擦自激振动能量转换为电能。通过在CETR摩擦磨损试验机上开展摩擦自激振动能量收集试验以及进行相应的有限元和数值仿真分析,验证设计的压电悬臂梁振动能量收集器的效果并分析其机理。结果表明,压电悬臂梁振动能量收集器输出电压的时域演变规律和频域特性与相应的摩擦自激振动信号一致,故设计的压电悬臂梁振动能量收集器可有效地将摩擦自激振动能量转换为电能,实现了摩擦自激振动能量的收集;法向载荷的增大使得输入摩擦系统的能量显著增强,导致摩擦副界面摩擦自激振动强度增大,从而增加了压电悬臂梁振动能量收集器的激励源强度,使其输出电压显著增大;在较大的法向载荷作用下压电悬臂梁振动能量收集器的输出电压最大值达到近4V且频率较高,可为低功率传感器提供电能供应。

基于摩擦自激理论的单侧钢轨波磨机理分析

为了分析重载铁路曲线地段钢轨波磨的产生原因,基于摩擦自激振动理论建立小半径曲线轮轨三维接触精细化模型,讨论了不同扣件刚度、摩擦系数、超高对轮轨系统不稳定摩擦自激振动的影响,揭示了单侧钢轨波磨产生的内在原因,并通过轮轨瞬态动力学方法,分析了单侧钢轨波磨的传递及演化过程.结果表明:超高和实际运行速度的不匹配是曲线内股钢轨首先产生波磨的主要原因;内股钢轨波磨产生后会导致轮轨系统不稳定,并将振动传递至外股钢轨,从而诱发小半径曲线地段两侧钢轨均产生波磨;适当地提高扣件垂横向刚度、控制轮轨摩擦系数在0.4以下,能够有效地降低轮轨系统发生不稳定振动的趋势,从而抑制波磨发展.

基于Stribeck模型的摩擦界面粘滑振动数值仿真分析

针对机械装备摩擦系统中普遍存在的粘滑振动现象,建立考虑界面接触行为的4自由度摩擦自激振动模型,讨论Stribeck摩擦模型、界面接触行为和外部输入对摩擦系统粘滑振动的影响。结果表明,Stribeck摩擦模型的静摩擦系数及衰减系数能够影响摩擦系统粘滑振动的强度及运动相图空间的大小,但二者对摩擦系统的频域特性未产生明显影响;摩擦系统的粘滑振动随着接触刚度先增大后减小,运动相图逐渐趋于单周期运动,且接触刚度的变化改变了摩擦系统的频域特性;压力及滑动速度作为外部载荷,二者能够影响摩擦系统的粘滑振动强度、运动相图空间以及频域特性。

摩擦自激引起的液压爬行现象分析

介绍了液压系统爬行问题,运用振动学原理描述了爬行产生的实质,着重分析了摩擦自激振动产生爬行的机理,给出了速度图和负载图,建立了动力学模型和数学表达式,并求解微分方程,最后提出了抑制爬行的主要措施。

钢轨短波波磨对轨道振动俘能器发电性能的影响规律研究

以轮轨摩擦自激振动理论和轨面不平顺反馈振动理论为基础,结合钢轨波磨与轨道振动能量回收两个研究方向,通过建立考虑钢轨波磨的“车轮-钢轨-吸振器”振动分析模型与轨道振动俘能器分析模型,研究了不同波深与波长的钢轨短波波磨对轨道振动俘能器的输出功率的影响规律。分析结果显示,波磨深度的增大会导致轮轨接触力和轨面垂向加速度的振幅增大,但不会影响钢轨的主振频率。波磨波长的增大会导致轮轨接触力和轨面垂向加速度的振幅先增大后减小,钢轨的主振频率随波磨波长的增大而减小。轨道振动俘能器的输出功率会受到波磨深度和波长的影响,表现为波长不变时,波深增加,俘能器的输出功率提高。波深不变时,波长增加,俘能器的输出功率先增大后减小,但仍大于光滑轨道上俘能器的输出功率,并且,采用小波包分解方法得到小波包能量值与波磨波长几乎呈线性关系。上述分析结果表明,该轨道振动俘能器在高效回收轨道振动能量的条件下,能有效地监测钢轨波磨的产生过程和预测钢轨波磨的近似波长。

基于销/盘试验机的摩擦噪声试验与仿真研究

为了研究摩擦噪声的产生机制和影响因素,利用销/盘试验机对以转子式压缩机曲轴-法兰材料制成的销/盘试样进行摩擦噪声试验研究;应用ABAQUS有限元软件,建立销/盘试验机有限元模型,利用复特征值分析方法预测该系统摩擦噪声的主频,并与试验结果进行对比;讨论相关参数对系统的稳定性和摩擦噪声的影响。结果表明:销与盘法向和横向振动的耦合是引起系统自激振动和摩擦噪声的重要因素;当系统摩擦界面处的摩擦因数大于系统临界摩擦因数时,系统开始出现不稳定振动,且摩擦因数越大,系统越不稳定,越易出现摩擦噪声;法向载荷对系统稳定性的影响不大;选择具有合适弹性模量的摩擦副材料可以抑制摩擦噪声的产生。