弹性轮对的有限元分析

弹性轮对在国外轻轨交通车辆上已使用较为广泛 ,实践表明其在减少轮轨噪声、降低轮轨间的动作用力和提高旅客的乘坐舒适度等方面取得了明显的效果 ,但在国内还处于起步时期。应用有限元分析软件 ANSYS对弹性轮对进行了应力、变形和模态计算分析 ,并与刚性轮对的结果相比较 ,同时 ,研究了橡胶的本构参数对弹性轮对静强度的影响。结果表明 :在静载作用下 ,弹性轮对与刚性轮对的最大等效应力均发生在辐板靠近车轴处 ,但前者的最大等效应力值大于后者 ;橡胶材料常数对弹性轮对的橡胶应力和应变有较大影响 ,应对其合理选取 ;弹性轮对的低阶固有频率低于刚性轮对 。

小型旱地深耕节油弹性轮室内土槽试验研究

在室内土槽中对弹性轮进行了牵引性能试验研究及弹性轮与7.50-16橡胶轮胎牵引性能对比试验研究。结果表明,弹性轮以牵引系数表示的牵引性能明显优于7.50-16轮胎,且达到履带行走装置的水平,为进一步优化弹性轮结构参数提供了理论依据。

弹性轮对对轮轨动作用力的影响

弹性轮对因其在减少轮轨噪声、降低轮轨间的动作用力和提高旅客乘坐舒适度方面具有明显效果而在国外轨道交通车辆上得到较为广泛的使用。利用动力学分析软件SIMPACK对采用弹性轮对的国内某城市地铁车辆进行了动力学性能方面的分析,并与采用刚性轮对的结果相比较。结果表明:当弹性轮对V型橡胶垫轴向刚度跟垂向刚度分配合理时,轻轨车辆采用弹性车轮可显著降低轮轨之间动作用力。

半步行弹性轮驱动力数学模型的研究

通过对弹性轮运动学、动力学分析，依据轮刺与土壤的相互作用，提出了计算该轮驱动力的数学模型。试验证明，按此数学模型计算的驱动力预测值和实测值之间表现了良好的一致性。从而证实了理论分析的正确性。

弹性轮与地面相互作用建模及仿真

以半经验法为指导思想,应用弹性轮与地面相互作用的假设模型,建立了弹性轮所受地面推力和阻力的显式解和数值解的求解方法。选择有代表性的指标来评价通过性能。应用面向对象的VC++语言编制出仿真分析软件,仿真结果与试验结果趋势一致。并以胎压为例分析了车轮和地面参数对结果的影响。

影响半步行弹性轮驱动力主要因素的试验研究

半步行弹性轮是一种提高小型轮式拖拉机附着性能的新型装置。本文采用三元正交多项式回归设计方法,在室内土槽中对影响弹性轮驱动力主要因素进行了试验研究,得出了驱动力与滑转率、附着重量、剪切长度的回归方程。试验结果表明,滑转率在12％～20％范围内,驱动力可得到较大值,附着重量与驱动力基本成线性关系,剪切长度以14cm为宜。

弹性轮对车辆-轨道垂向耦合系统动力学研究

建立了弹性轮对车辆 -轨道垂向耦合系统动力学模型 ,推导了弹性轮对车辆 -轨道垂向耦合系统振动微分方程。通过输入脉冲型激扰 ,对弹性轮对车辆 -轨道垂向耦合系统进行了轮轨力及轮轨接触应力的动力学仿真 。

城轨车辆弹性轮刚度试验台研制

随着国内轨道交通产业的快速发展,轻轨、地铁车辆弹性轮的应用越来越广泛。文中介绍了一种能够全面测量弹性轮径向、内侧及外侧刚度的试验设备。设备以压力传感器、高精度位移传感器作为测量元件,用MCGS组态实现了数据的在线测量,生成试验报表以及压力-位移曲线。试验结果验证了该试验台数据采集的准确性及可靠性。

橡胶弹性轮对对轻轨车辆动力学性能的影响

针对轻轨车辆在运行过程中出现的振动噪声过大问题,以某型橡胶弹性轮对为研究对象,通过试验获得轮箍与车轴之间橡胶弹性元件的参数,构建轻轨车辆动力学模型,分析不同橡胶弹性元件参数对橡胶弹性轮对和刚性轮对的车辆动力学性能,以及对线路的适应能力。结果表明:采用橡胶弹性轮对在一定程度上提高了车辆的平稳性,降低了轮轨冲击,提高了车辆的曲线通过能力,减缓了轮轨磨耗。

夹板轮式捣固机弹性轮暨弹性套设计方法研究

本文分析了夹板轮式捣固机弹性轮工作时力学条件，指出了弹性轮刚度设计关键－弹性套设计，建立了弹性套刚度设计力学模型，提出了用有限元方法求解弹性套刚度及材料性能的方法，解决了同类产品设计问题，最后给出了生产科研中应用实例。

深耕节油弹性轮在我区的应用及存在问题浅析

小四轮拖拉机在乌鲁木齐地区农用拖拉机中已占85%以上.至1993年6月为止.农用小四轮拖拉机的拥有量已达4449台,是乌鲁木齐地区农业旱地农机作业的主要动力之一.但是,众所周知,小四轮拖拉机用于旱地深耕作业时,其未耕地上驱动轮的平均滑转率已超过了滑转率(不大于20%)的允许值.致使其耕地作业达到不到农艺要求,从而制约着小四轮拖拉机的田间作业.

组合弹性无缘轮半被动行走的混沌和同步分析

本文提出了组合弹性无缘轮模型,通过加入周期振荡的间接控制,实现了组合弹性无缘轮的半被动行走.通过观察组合弹性无缘轮半被动行走的步态,分析了混沌和同步化的非线性行为.首先,建立组合弹性无缘轮半被动行走的动力学模型,使其能够实现稳定的周期行走;其次,通过对组合弹性无缘轮半被动行走的典型步态分析,表明极限环的稳定性对初始条件敏感;最后,通过观察组合弹性无缘轮半被动行走的步态,分析振荡频率与系统行走频率关系,以及振荡频率与系统行走频率的相位差与行走步数之间是否存在同步化和混沌等非线性行为.仿真结果表明,对于振荡频率与系统行走频率之间的关系,较轻的摆动质量和较小的摆动振幅呈现出同步化现象,较重的摆动质量和较大的摆动振幅呈现出混沌现象;对于振荡频率与系统行走频率的相位差与行走步数的关系,较轻的摆动质量和较小的摆动振幅呈现出混沌现象.

考虑弹性轮对的车辆-轨道耦合动力学建模及减振特性研究

弹性轮对作为一种减振降噪的轮对结构,通常用于有轨电车这类对振动噪声有较高要求的轨道交通系统。由于弹性轮对结构复杂,因此建立理想的动力学模型成为研究弹性轮对的重点和难点。建立弹性轮对车辆-轨道空间耦合动力学模型,将弹性轮对解耦为轮芯、左轮辋和右轮辋3部分,每部分均考虑6自由度,轮芯与轮辋间通过橡胶层连接。轨道系统被考虑为钢轨-轨道板-路基的多层结构,钢轨采用Timoshenko梁模拟。对比分析弹性轮对车辆和普通轮对车辆在随机谱和冲击条件下的动力学和减振特性,分析轮辋载荷特性,调查橡胶层等效刚度对轮轨力和轴箱加速度的影响。结果表明:弹性轮对的动力学和减振性能均优于普通轮对;轮轨力、轴箱加速度与橡胶层等效刚度呈现明显的非线性。该模型和相关结论为弹性轮对的建模和优化提供理论参考。

考虑弹性的高速旋转轮对振动特性研究

轮对弹性变形和旋转振动对轮轨系统运行安全性影响需要从理论上进行深入研究。利用ANSYS有限元分析软件对轮对弹性化处理后,在SIMPACK多体动力学软件中建立了包含高速旋转弹性体轮对的车辆系统动力学模型。采用数值方法,得到了轮轴弹性弯曲变形量以及不同轨道不平顺激扰下轮对垂向振动加速度响应等。结果表明,考虑弹性和旋转振动后,轮对车轴发生弯曲变形效应明显且中部变形量最大,车辆运行速度对车轴弯曲变形量和轮轨附加动力有一定的影响,轮对垂向振动加速度频谱出现与旋转速度相关的频率特征。本文方法和结果对揭示轮对真实运动特征和研究高速轮轨安全性具有良好的指导意义。

考虑轮对弹性时车辆运动稳定性分析

为了研究轮对弹性对车辆运动稳定性的影响,运用SIMPACK多体建模技术,建立了完整的车辆系统动力学模型。模型中,轮对视为弹性体,其余主要部件如车体、构架、轴箱等仍按刚性体处理。对比分析了弹性体轮对模型和刚性体轮对模型车辆的横向运动稳定性。结果表明,考虑轮对弹性时车辆临界速度较刚性轮对的值有所降低,但降幅不大。

铁路重载货车轮对弹性振动及其动态影响

为研究轮对弹性振动特性及其对重载货车动力学性能的影响,以30 t轴重重载货车为研究对象,对轮对刚、柔建模时的整车运动稳定性、曲线通过性能等进行了对比研究.首先,给出了多体动力学中弹性体的数学建模方法;其次,建立轮对柔性体有限元模型,分析了轮对的弹性振动模态,进一步将其集成于多刚体系统中,形成重载货车刚柔耦合动力学分析模型;最后,针对货车多刚体和刚柔耦合两类建模方法,以干线不平顺叠加短波不平顺作为系统激励源,对比分析了重载货车的轮对振动响应、蛇行运动稳定性以及动态曲线通过性能的差异.研究结果表明:相对刚性轮对而言,柔性轮对的变形能够缓和轮轨刚性冲击,同时弱化轮轨间的刚性约束能力,导致其振动幅度降低,使得车辆非线性临界速度下降约9%,通过小半径曲线时,轮轨横向力也降低了约13.7%,轮对弹性振动对重载货车动态性能的影响同样不容忽视.

弹性车轮车辆临界速度及曲线通过性能分析

建立了弹性轮对车辆—轨道耦合系统动力学模型,对弹性轮对车辆—轨道耦合系统的临界速度及曲线通过性能进行了动力学仿真,并与刚性轮对车辆的计算结果进行了比较和分析。根据GB/T 5599—1985《铁道车辆动力学性能评定及试验规范》进行评价,结果表明,弹性车轮的临界速度及曲线通过性能均满足要求。

考虑轮对弹性的轮轨接触斑特性研究

将轮对视为弹性体建立采用直线电机轻轨车辆的刚柔耦合动力学模型,研究轮对弹性对滚动接触的影响。结果表明弹性轮对的弯曲振动频率会与电机的沉浮和点头振动频率相耦合,增加了轮轨垂向力的变化幅度并加剧轮对的弯曲变化,从而增大轮对接触点的横移量,进而影响轮轨磨耗。还对接触斑的振动特性进行了初步探讨,建立了接触斑系统振动特性模型及其运动微分方程式。

考虑轮对弹性的车轮振动及车轮多边形化对轮轨力影响研究

为研究直线电机地铁车辆轮对弹性对车轮振动、车轮多边形化及轮轨相互作用的影响,在对单轮对进行模态分析的基础上,建立完整的车辆系统刚柔耦合动力学模型,模型中将轮对视为弹性体,其余部件按刚体处理。研究表明:考虑轮对弹性之后,轮对的弯曲振动频率会与直线电机的沉浮与点头振动频率相耦合,从而加大轮对的振动幅度,因此考虑轮对弹性可以更加真实地反映车轮的振动与轮轨力的变化。车轮多边形化会引起较大的轮轨垂向力,并与车轮多边形化的波深、相位差、谐波阶数及车速有密切关系,而将轮对考虑为弹性体将会更加准确地反映出车轮多边形化对轮轨力的影响。在车辆实际运用过程中,如果已知车轮某阶多边形占主导,应尽量避开该阶多边形化车轮产生的激励与车轮垂向弯曲频率相耦合时的车辆运行速度。

行间耕播机弹性可覆土镇压轮性能有限元仿真分析及试验

为提高播种机的播种及镇压性能,解决播种作业中覆土后即时镇压的难题,结合橡胶类材料的变形理论与轮胎力学的研究基础,建立基于种沟沟型的理论模型,并设计出一种具有覆土功能的弹性镇压轮,镇压轮横截面由顶端连通的两个腔室组成,通过镇压轮侧缘与种沟接触产生的挤压力以同时实现覆土和镇压作业。利用ABAQUS软件对镇压轮进行有限元仿真分析,考察其覆土及镇压性能,通过有限元仿真分析证实该模型可行有效。通过与双圆盘覆土器和传统橡胶镇压轮的田间对比试验测得,该文所设计的弹性可覆土镇压轮作业后种子平均覆土深度为34 mm,变异系数为15.68%,镇压后种子上方距离地表5 cm的土壤紧实度为33.5 k Pa,变异系数为13.97%,应用双圆盘覆土器和传统橡胶镇压轮作业后种子平均覆土深度为35.3 mm,变异系数为17.51%,镇压后种子上方距离地表5 cm的土壤紧实度为26.5 k Pa,变异系数为15.32%,田间对比试验证实弹性可覆土镇压轮和双圆盘覆土器均可满足玉米播种作业对覆土深度的要求,但弹性可覆土镇压轮对土壤的镇压强度大于传统橡胶镇压轮,同时由覆土深度变异系数和镇压强度变异系数可以看出,弹性可覆土镇压轮在作业过程中的覆土深度稳定性和镇压强度稳定性均优于双圆盘覆土器和传统橡胶镇压轮。