基于SIMPACK研究空簧故障对列车动力学性能影响

基于SIMPACK建立我国某高速动车组动力学模型,研究空簧失效对车辆动力学性能影响。结果表明:空簧失效对车辆稳定性影响不明显,对平稳性和舒适性有显著影响。舒适性受空簧失气影响最严重,垂向平稳性受其影响比横向平稳性严重。横向平稳性指标最大增加率为35.2%,垂向平稳性指标最大增加率为48.6%,舒适性指标已达到极差等级(指标最大增加率为456%)。空簧失气对安全性指标也有所影响,对脱轨系数影响相对较小。

抗蛇行减振器内部油液温度对其动态特性的影响

分析了油液温度升高带来的危害,对我国某高速列车抗蛇行减振器进行高低温试验,针对温升这一现象提出了设计带有温度补偿的新型减振器想法。结果表明:油液温度对抗蛇行减振器动态特性影响很大,低温时影响远大于高温时影响。针对温升这一危害,设计带有温度补偿的新型减振器、基于温度补偿的半主动新型减振器以及馈能式减振器是一种有效解决温升危害的途径。

抗蛇行减振器动态特性研究

车辆在实际线路运行的过程中,减振器会表现出复杂的动态特性,新减振器与服役过一段时间的减振器表现出的动态特性会有所变化,减振器不同安装长度也会表现出不同的动态特性。主要针对新的抗蛇行减振器与服役一段时间后的减振器以及不同安装长度时的动态特性分别进行了研究。结果表明:减振器在服役一段时间后,动态刚度、动态阻尼均有所下降(小幅值时比较明显),随着幅值的增大,二者之间的变化越来越小;不同安装长度时,随着长度增加,动态刚度、动态阻尼均有所减小,而动态阻尼在低幅以及高幅低频时,随着长度的减小而增大现象比较明显,在高幅高频时,动态阻尼变化不是很明显。

油温对抗蛇行减振器特性和动力学性能的影响

为了研究抗蛇行减振器油液温度对其动态特性和整车动力学性能的影响,对我国某高速动车组抗蛇行减振器进行了试验和动力学仿真分析。试验结果表明,在油液正常工作温度范围内,减振器吸收的能量、减振器动态阻尼及动态刚度随油液温度的降低而增加;而当油液温度超出抗蛇行减振器油液正常工作范围时,减振器吸收的能量、减振器动态阻尼及动态刚度随油液温度降低而降低。仿真结果表明,在油液正常工作温度范围内,蛇行临界速度随油液温度的降低而增大,而当油液温度超出正常工作温度范围时,蛇行临界速度随温度降低而降低,油液温度对车辆平稳性、安全性影响并不明显。

抗蛇行减振器油液温度对车辆动力学性能的影响

考虑温度对抗蛇行减振器油液黏度的影响,基于动力学软件SIMPACK仿真研究油液温度对车辆动力学性能的影响。仿真结果表明:在油液正常工作范围内,车辆蛇行临界速度随着油液温度降低而升高,低温(小于0℃)对车辆稳定性影响远大于高温(大于0℃),这是因为油液黏度随温度降低而升高,低温对油液黏度影响大于高温;当车辆速度小于200 km/h时,油液温度对车辆平稳性几乎没有影响,当车辆速度大于200 km/h时,油液温度对车辆平稳性有一定影响,且随着速度增加,影响程度也有所增加;油液温度对车辆安全性影响总体不是很大。

抗蛇行减振器温变特性及对车辆安全性影响

基于台架试验分析了油液温度对抗蛇行减振器动态特性影响(即温变特性),并模拟分析了抗蛇行减振器在实际工作服役过程中动态特性变化情况(即时域特性),借助于SIMPACK软件对抗蛇行减振器油液温度对车辆安全性影响进行了仿真分析。研究结果表明:随着油液温度升高,减振器吸收的能量、动态刚度和动态阻尼均减小,油液温度对相位角影响不明显;低温(小于0℃)对减振器吸收的能量、动态刚度和动态阻尼影响大于高温(大于0℃)对其影响。不论是低温还是常温,抗蛇行减振器在模拟时间5 h内,其动态特性变化不是很大。仿真结果表明抗蛇行减振器内部油液温度变化不会影响行车安全。

动车组动力学性能与一系垂向减振器参数关系研究

以我国某高速动车组为例,基于动力软件SIMPACK建立了计算机模型,选择一系垂向阻尼器的橡胶节点刚度和垂向阻尼为变量,进一步分析它对该动车组稳定性、平稳性以及安全性的影响。仿真结果表明:一系垂向减振器橡胶节点刚度对车辆稳定性影响不明显,而随着一系垂向阻尼的增加,临界速度有所增加;当节点刚度大于5 MN/m时,刚度对车辆平稳性影响较小;随着一系垂向减振器阻尼增加,平稳性有轻微改善;一系垂向减振器橡胶节点刚度及垂向阻尼系数对车辆安全性影响整体都不是很大。

抗蛇行减振器动态性能研究

主要从橡胶节点刚度、油温、安装间隙、倾斜角度等方面对减振器阻尼特性影响进行分析,并基于SIMPACK建立我国某高速列车的动力学模型,仿真分析了橡胶节点刚度对车辆动力学性能影响,分析结果表明:橡胶节点刚度越大,吸收的能量越多,但是节点刚度过大,车辆动力学性能则会有所恶化,故应选取一个最优范围;油温越高,减振器吸收的能量有所下降;由于减振器长期服役带来的安装间隙对阻尼特性影响很大,间隙越大减振性能越差;倾斜角度对减振器吸收的能量几乎没什么影响,对动态特性有一定影响。因此,在减振器试验过程中,应当考虑油温、安装刚度以及安装间隙带来的影响,即减振器要注意散热,反力座刚度要足够大且无安装间隙。

高速动车组车轴强度评定的工程方法应用

简要介绍了最新出口哈萨克斯坦动车组车轴的主要设计参数,依据规范EN 13104—2010中的车轴强度分析方法,选取了16个车轴截面进行了应力、弯矩、安全系数的计算与疲劳强度校核.应用基于Hypermesh与Ansys的联合仿真,建立相应的轮对有限元模型,计算了车轴的静强度与位移变形.结果表明,车轴各个截面应力均低于对应的许用应力,且存在较高的安全裕度,车轴满足强度设计规范.

高速列车二系横向刚度和横向阻尼参数优化分析

基于动力学软件SIMPACK,建立了我国某高速列车动力学模型;仿真分析了该高速列车二系横向刚度和横向阻尼对车辆动力学性能影响,并对该高速列车相关原始参数提出了相关优化建议。仿真结果表明:二系横向刚度和横向阻尼对高速列车稳定性均有一定影响,二系横向刚度在0.15~0.30 MN/m范围内变化,二系横向阻尼在20~40 kN·s/m范围内变化,稳定性达到最优。当二系刚度不大于0.2 MN/m,二系横向阻尼不小于30 kN·s/m时,平稳性及舒适性达到最优。当二系横向阻尼大于10 kN·s/m后,二系横向刚度和横向阻尼对高速列车安全性指标影响都比较小。二系横向阻尼最优范围为30~40 kN·s/m,二系横向刚度最优范围为0.15~0.20 MN/m,该高速列车二系横向阻尼(58.5 kN·s/m)不在最优范围内,建议优化调整为30 kN·s/m。

动车组用抗蛇行减振器动态特性研究

外界环境温度对减振器油液的黏性有一定的影响,从而对减振器动态特性及车辆动力学性能造成影响.以我国某动车组用抗蛇行减振器为例,对减振器油液温度及其动态及静态性能展开了研究.首先对蛇行减振器结构、工作原理及黏温特性进行了理论分析,再对抗蛇行减振器进行了台架试验认证.研究表明,油液温度对油液的黏性影响很大,进而影响了减振器的动态特性.且随着油液温度升高,减振器吸收的能量越来减少,而其总体动态特性随着温升也有所减小.低温对减振器的影响要远远大于高温,这是由于油液的黏度随着温度升高而减小,且低温对油液黏度的影响大于高温引起的.

车间纵向减振器失效对列车动力学性能影响

为了研究车间纵向减振器失效对动车组动力学性能的影响,基于SIMPACK建立某高速动车组动力学模型;分析车间纵向减振器在失效工况下对整车动力学性能影响,有助于解决高速动车组车间纵向减振器异响及异常问题。研究结果表明:车间纵向减振器失效对稳定性影响不大,对垂向平稳性影响也较小,横向平稳性和舒适性有明显恶化;中间车横向平稳性和舒适性恶化情况比两端车严重,两端车横向平稳性指标最大增加率为5.4%,舒适性指标最大增加率约25%,中间车横向平稳性指标最大增加率约10%,舒适性指标最大增加率约45%;轮轴横向力、轮轨垂向力、脱轨系数及轮重减载率等安全性指标受其影响较小。

基于SIMPACK对城轨车辆侧向道岔通过性能研究

道岔是轨道线路的三大薄弱环节之一,是限制开行高速列车以及重载列车的关键因素。道岔最主要的特征就是其横截面外形随长度方向的变化而变化,使得线路存在较大的横向不平顺和垂向不平顺。针对典型结构形式的城市轨道低地板车辆正线小曲线道岔通过性能问题进行分析研究,基于SIMPACK以7号右向道岔为例,建立了低地板车辆列车模型和道岔变截面轨道模型,对正常曲线通过和道岔通过结果进行了对比分析。利用多体动力学软件SIMPACK对城轨车辆道岔通过进行动力学仿真分析,动力学模型使用了3节列车模型,头尾车为动车、采用独立旋转车轮,中间车为拖车、采用独立轮对,通过速度30 km/h。

抗蛇行减振器温变特性研究

分析了油液温度对抗蛇行减振器动态特性的影响,比较了不同油液类型不同温度时对减振器动态特性的影响,并对抗蛇行减振器在工作过程中油液温变特性进行了研究。结果表明:随着油液温度的降低,减振器吸收的能量、动态阻尼和动态刚度越来越越大,低温时油液温度对减振器动态特性影响大于高温时。不同油液类型对抗蛇行减振器动态特性影响非常大,A油液对温度敏感程度大于B油液;不论低温还是常温,减振器连续不断工作,短时间(140min)内温度有所上升,但由于散热快,上升都不是很大,温度随时间呈斜率增加式非线性增加,即温度上升越来越快。

抗蛇行减振器油液温度对其动态特性以及对车辆平稳性影响

以我国某两种高速列车所用抗蛇行减振器为例,分析了油液温度对抗蛇行减振器本身的动态特性影响,并进一步研究了抗蛇行减振器对车辆平稳性影响。从试验角度对抗蛇行减振器不同温度下动态特性进行了研究,研究表明,在油液正常工作温度范围内,随着油液温度的降低,减振器吸收的能量越多,动态阻尼和动态刚度也越大,当温度超过了抗蛇行减振器油液正常工作范围,温度越低,减振器吸收的能量、动态刚度、动态阻尼反而会减小。建立了我国某高速列车SIMPACK模型,研究了油液温度对车辆平稳性的影响,结果表明:当速度低于200 km/h时,其平稳性几乎没什么区别,当速度大于200 km/h,平稳性有所变差,但总体来说,油液温度对平稳性影响不是很大。

高速列车抗蛇行减振器动态与静态特性研究

分析了新、旧抗蛇行减振器以及抗蛇行减振器在不同安装长度时的动态特性与静态特性。研究结果表明:抗蛇行减振器在服役120万公里后,其静态特性变化不是很明显。其动态阻尼、动态刚度下降相对较明显,动态阻尼下降约为10%,动态刚度下降约为15%。随着幅值的增加,动态阻尼、动态刚度减小率均逐渐减小,动态刚度减小率没有动态阻尼变化明显。抗蛇行减振器不同安装长度时静态特性没有太大变化,动态刚度、动态阻尼随着安装长度的增加总体呈减小趋势,减振器安装长度每增加40 mm,动态刚度平均约减小5%~7%,动态阻尼平均减小约为2%~8%。因为它们静态特性都没有明显变化,故不能再根据Maxwell模型来分析其对车辆动力学性能影响,体现了Maxwell模型局限性。

固有应变值施加方式的焊接变形仿真研究

为提高固有应变法在预测焊接变形应用中的准确度,以T型接头为算例,采用SYSWELD仿真软件对多个方案进行数值模拟,研究了固有应变施加方式对焊接变形预测的影响,进而提出了一种新的固有应变施加方式。为了验证此方法的准确性,将三种设计方案的计算结果与热弹塑性有限元方法的计算结果进行分析比较。结果表明:在以焊缝中间线为轴心、焊缝直角边的1/2为半径的范围作为固有应变的施加区域时,其变形预测精度明显提高,变形量更加逼近于热弹塑性有限元分析方法的预测结果。

基于SIMPACK的一系悬挂阻尼对车辆运行品质影响研究

建立了某高速列车动力学模型及该列车一系悬挂阻尼三维结构原理图,基于该结构研究了列车一系悬挂阻尼常见的失效形式,并仿真分析了一系悬挂阻尼发生故障对车辆运行品质的影响。研究结果表明:一系悬挂阻尼常见故障主要由骨架密封磨损严重、O型圈老化严重、油液乳化等引起;当每辆车1个或每辆车2个一系悬挂阻尼发生故障,车辆横向及垂向平稳性受影响较小,其指标恶化率小于5%,但对舒适性有一定影响,舒适性指标恶化率最高可达15%;当车辆一系悬挂阻尼全部发生故障,其运行品质存在显著恶化,而舒适性恶化最为严重,其指标恶化率达186%。

抗蛇行减振器温变特性及其对车辆稳定性影响

为了研究抗蛇行减振器油液温度对其动态特性和车辆稳定性的影响以及抗蛇行减振器服役过程中的温变特性,对我国某高速动车抗蛇行减振器进行了试验和动力学仿真分析。试验结果表明,在油液正常工作温度范围内,减振器吸收的能量、动态阻尼及动态刚度随油液温度的降低而增加;而当油液温度超出抗蛇行减振器油液正常工作范围时,减振器吸收的能量、动态阻尼及动态刚度随油液温度降低而降低。减振器在非正常工作温度范围内服役,2 h内温度和动态特性变化不明显,且减振器没有恢复到正常工作。仿真结果也表明,在油液正常工作温度范围内,蛇行临界速度随油液温度的降低而增大,而当油液温度超出油液正常工作温度范围时,蛇行临界速度随温度降低而降低。

高速动车组动力学性能与一系垂向减振器故障关系研究

分析了我国某高速动车组一系垂向减振器内部结构原理及其潜在失效因素,并研究了失效故障对动车组动力学性能的影响。研究表明:一系垂向减振器发生故障存在多种因素,例如动密封磨损失效、静密封失效、气囊破裂油液乳化严重、球铰总成失效等;当动车组一系垂向减振器全部发生故障后,车辆稳定性没有发生明显变化,横向平稳性有轻微变差,垂向平稳性和舒适性有显著恶化,轮轴横向力、轮轨垂向力、脱轨系数及轮重减载率等安全性指标有轻微变差。