铁路起重机四轴转向架主要悬挂参数优化

通过对比国内现有铁路起重转向架的各项技术,介绍一种新型的焊接式铁路起重机转向架,描述了其基本结构及关键参数,同时利用SIMPACK多体动力学仿真分析软件,建立铁路起重机动力学计算模型,研究减振器阻尼系数、轴箱拉杆定位刚度对车辆动力学性能的影响,为转向架悬挂参数选取提供理论依据。

地铁车辆永磁直驱转向架悬挂参数优化及分析

文章根据80 km/h地铁B型车辆及永磁抱轴直驱转向架参数,在多体动力学软件SIMACK建立车辆动力学模型。分析了一系纵向、横向定位刚度及二系横向刚度对车辆蛇形稳定性的影响。引入GB/T 5599-2019车辆动力学性能评定指标,分析悬挂刚度对车辆曲线通过性能的影响,优选了各悬挂刚度值;分析悬挂阻尼对车辆运行平稳性的影响,优选了二系横向、垂向阻尼值。对优化悬挂参数后车辆进行动力学性能校核,结果表明,永磁抱轴直驱转向架拥有优异的曲线通过能力,蛇形稳定性及运行平稳性动力学性能指标均小于限定值,且拥有一定安全裕量。

宽轨机车水平悬挂参数对临界速度的影响

针对某型宽轨机车,建立了机车转向架临界速度分析模型和10自由度蛇形运动微分方程,利用特征根法求解转向架的临界速度,分析机车水平悬挂参数对临界速度的影响以及一系横、纵向刚度和二系横向减振器参数之间的匹配关系。研究结果表明:二系水平悬挂参数对机车临界速度的影响相对较小;一系横、纵向刚度与二系横向减振器刚度的适度增大均可提高机车的临界速度,合适的二系横向减振器阻尼值可使临界速度达到最高;二系横向减振器最优阻尼值随一系纵向刚度的增加而减小,并逐渐到达稳定值;二系横向减振器最优阻尼值随二系横向减振器刚度的增大而增加;随一系横向刚度的增加,二系横向减振器刚度较小时,二系横向减振器最优阻尼值先减小后增大,二系横向减振器刚度较大时,减振器最优阻尼值也增大。

体悬式牵引电机悬挂参数对高速列车的振动特性影响

体悬式牵引电机通过弹性悬挂安装于车体底架,其悬挂参数会直接影响到车体和电机本身的振动特性.针对目前对于体悬式牵引电机振动特性及悬挂参数研究的不足,通过Simpack软件建立国内某型高速列车动力学模型,研究包括不同车速下的体悬式牵引电机振动特性以及电机悬挂参数对电机和车体的影响,并提出优化建议.研究结果表明:体悬式牵引电机的主频率为自振频率,由悬挂刚度和自身质量决定;列车运行速度会对电机和车体悬挂点振动加速度的幅值和频率产生影响;电机悬挂参数的合理选择会在一定程度上改善列车的运行性能;建议单弹簧横向刚度的取值为100~300 kN/m,垂向刚度的取值为200~400 kN/m,弹簧横向跨距的取值为1.5~1.8 m;添加适当的电机悬挂阻尼对电机的振动加速度和位移有明显的抑制作用,建议横向和垂向单个阻尼取值约在10 kN·s/m.

基于列车-桥梁耦合振动模型的高温超导磁浮车辆悬挂参数优化

为提高高温超导磁浮车辆在高速运行下的品质,建立了高温超导磁浮列车-桥梁耦合振动模型,分析了桥梁刚度和车辆悬挂参数匹配对车辆系统动力学性能的影响。并通过叠加轨道不平顺谱实现桥梁预拱,分析车辆系统的动力学响应。结果表明:高温超导磁浮车辆在高速运行下,其平稳性对减振器阻尼和桥梁挠跨比的取值较敏感;桥梁挠跨比取1/7752、桥梁挠度取4.1 mm、桥梁预拱量取4 mm时能抵消车辆高速运行过程中桥梁下挠带来的线路不平顺,使车辆动力学性能达到最优。

转向架悬挂参数对轮缘磨耗的影响

通过对动车组线路的长期跟踪测试,发现某线路动车组轮缘磨耗异常是该线路动车组轮对报废的主要原因。对3种常用动车组的轮缘磨耗情况进行跟踪实测,并对比分析3种动车组轮缘磨耗规律。为探究对车辆动力学性能影响较大的悬挂参数对车轮轮缘磨耗的影响,采用动力学仿真分析软件SIMPACK建立动车组的动力学仿真模型,计算不同悬挂参数下车辆的动力学性能参数。剖析不同悬挂参数下的动力学性能指标,根据轮轨发生两点接触后的受力状态,分析各个动力学性能参数变化对轮缘磨耗的影响,并验证悬挂参数的改变对车辆直线运行性能的影响。结果表明:轴箱定位刚度对车辆通过小半径曲线时的轮轨冲角和横向力影响较大,是影响轮缘磨耗的主要悬挂参数。

基于柔性转向架的轨道车辆悬挂参数优化

以某轨道工程车为研究对象,利用Solidworks建立转向架刚性模型,对该模型进行网格划分后,使用ANSYS和SIMPACK建立包含柔性转向架的刚柔耦合动力学模型,研究转向架弹性变形对车辆直线运行稳定性、曲线通过性能和车辆运行平稳性的影响。以轴箱定位节点横向、垂向刚度,一系悬挂横向、垂向刚度,二系悬挂横向、垂向刚度为设计变量,设计拉丁超立方试验,利用RBF神经网络和NSGA-Ⅱ算法对横向、垂向平稳性指标,脱轨系数和轮轨横向力进行多目标优化。结果表明:轴箱定位节点横向、垂向刚度为5775 kN/m、11419 kN/m,一系悬挂横向刚度、垂向刚度为6042 kN/m、7834 kN/m,二系悬挂横向、垂向刚度为152 kN/m、158 kN/m时车辆动力学性能得到显著改善。

基于组合优化策略的动车组悬挂参数优化设计

为快速获得改善车辆横向平稳性的最优悬挂参数,提出基于自适应模拟退火算法和非线性序列二次规划算法的组合优化策略对动车组悬挂参数进行优化设计。建立动车组动力学模型,利用最优拉丁超立方抽样方法选取对横向平稳性影响较大的悬挂参数作为设计变量;以横向平稳性为目标函数构建Kriging代理模型,并利用可决系数检验代理模型精度;采用自适应模拟退火算法对代理模型进行全局范围内初步寻优,在初步最优解的基础上采用非线性序列二次规划算法进行局部空间精确求解。研究结果表明,基于Kriging代理模型和组合优化策略的优化效率明显提高,车辆横向平稳性得到显著改善,并且优化前后运行稳定性均满足要求。

二系悬挂参数对悬挂式单轨车桥耦合系统的动力学性能影响研究

以某悬挂式单轨车辆和悬挂式单轨试验线为主要研究对象,综合考虑充气轮胎的非线性特征,构建了多自由度的车桥耦合模型,并结合线路试验数据,将模型的有效性加以分析验证,进而从仿真角度研究不同载荷工况下悬挂参数改变后对车辆系统动力学特性的影响。研究结果表明:当二系横向减振器的阻尼参数取20 kN·s/m、二系垂向减振器的阻尼参数取2~10 kN·s/m、空簧的垂向刚度取175 kN/m、空簧的横向刚度取200 kN/m时,车辆的运行平稳性指标更优秀。研究结果有望对悬挂式单轨的参数匹配提供一定参考。

基于动力吸振原理的动车组车下设备悬挂参数设计

为降低车体的弹性振动,将车体考虑成弹性欧拉梁,基于动力吸振原理进行多个车下设备的最优悬挂频率设计。建立弹性车体和车下设备的垂向耦合振动数学模型,研究不同设备悬挂频率、联接阻尼、质量和安装位置条件下的车体振动分布规律。建立车辆系统三维刚柔耦合动力学模型,仿真分析在实际线路激扰条件下,车体振动和平稳性随设备悬挂参数变化的分布规律。垂向耦合振动理论分析表明动力吸振原理可用于车下设备悬挂参数设计,验证了用于车体弹性振动减振的可行性和有效性,能够显著降低车体的垂弯模态振动;将大质量设备越靠近车体中部安装时车体的减振效果越好;设备悬挂频率应接近车体的垂弯模态频率,较优的弹性联接阻尼比应满足0.05-0.20。三维刚柔耦合动力学仿真结果验证了理论分析结果,车辆运行速度越高,减振效果越显著。试验台结果表明车下设备采用弹性联接可显著改善高速动车组的乘坐平稳性,与理论和仿真分析结果吻合。

高速客车转向架悬挂参数分析

为了全面考察转向架悬挂参数对高速客车行车安全性和乘坐舒适性的影响规律,为高速客车转向架悬挂参数的合理选取提供理论依据,首先从时域内分析了一、二系悬挂参数对高速客车动力学性能的影响,然后从频域内分析了二系悬挂参数对车体振动模态的影响.仿真计算与分析结果表明:合理设置一系纵向和横向定位刚度和二系抗蛇行减振器结构阻尼参数即可基本实现转向架较高的临界速度;减小二系横向刚度而适当增大二系横向阻尼可提高高速客车的横向平稳性;为了改善高速客车的垂向平稳性,一、二系垂向减振器阻尼都不宜选取过大.

基于混合代理模型的高速轨道车辆悬挂参数多目标优化

轨道车辆悬挂参数对车辆运行平稳性和稳定性均具有重要影响,对悬挂参数进行多目标优化能够改善车辆的综合动力学性能。选取对车辆运行平稳性与运动稳定性均具有较大影响的悬挂参数为变量参数,构建面向车辆横向Sperling指标、脱轨系数与轮重减载率的Kriging代理模型、二阶RSM(Response Surface Method)模型和RBF(Radial Basis Function)模型。以R2决定系数为拟合精度衡量指标,选择具有最高拟合精度的3类代理模型构成拟合车辆动力学性能指标的混合代理模型。在此基础上,以构建的混合代理模型为目标函数,建立轨道车辆悬挂参数的多目标优化模型。使用NSGA-II算法寻优计算获得悬挂参数的优化值。轨道车辆多体动力学模型仿真计算结果表明:对悬挂参数优化后,车辆的运行平稳性与运动稳定性均得到明显改善。

车下设备悬挂参数与车体结构之间匹配关系研究

通过建立等效欧拉梁车体与设备垂向耦合振动模型,研究车下设备刚性悬挂与弹性悬挂对车体振动的影响。研究结果表明,车下设备采用弹性悬挂的设计方式能够有效抑制车体的弹性振动。为研究车下设备弹性悬挂参数与车体结构之间的匹配关系,基于模态叠加法原理法建立考虑车体弹性振动和车下设备的高速动车组刚柔耦合动力学模型。通过该三维模型分析车下设备质量偏心和弹性悬挂参数对车体振动响应的影响规律。仿真结果表明,车下设备横向偏心主要影响车体的横向振动特性,而车下设备纵向偏心主要影响车体的垂向振动特性;当车下设备的悬挂频率接近车体的垂向弯曲频率时能够降低车体的整体振动水平,而当车下设备的悬挂频率低于车体的垂向弯曲频率时,提高车下设备弹性悬挂系统的阻尼能在一定程度上抑制车体的弹性振动。

基于转向架悬挂参数与踏面锥度优化的高速车辆动力学性能分析

利用多体动力学仿真软件SIMPACK建立包含高速车辆车轮不同踏面和60kg/m钢轨型面的车辆系统动力学模型,研究改变车轮踏面锥度和悬挂参数对车辆动力学性能的影响,并根据计算结果得出一组新的优化参数。结果表明:车辆系统的稳定性主要由轴箱定位刚度和抗蛇行减振器阻尼决定,而舒适性主要由二系垂向阻尼、横向减振器阻尼以及系统垂向刚度决定。对于轮轨磨耗而言,优化后的高速车辆车轮踏面具有较好的耐磨性能,踏面锥度大、对中性好,不易产生较大幅度的横向振动。总体而言,优化后的车轮踏面锥度和悬挂参数在平稳性、稳定性和磨耗方面优于或接近标准参数车辆,验证了其可行性,为车辆结构参数统一化设计提供相应理论依据。

面向运行平稳性的铁道车辆悬挂参数灵敏度分析

悬挂参数是影响铁道车辆运行平稳性的主要因素,通过灵敏度分析对揭示悬挂系统设计参数对运行平稳性的影响规律具有重要作用。以车辆随机振动频域分析方法为依据论,建立车体加速度幅值和Sperling指标对悬挂参数的灵敏度显式理论模型,推导出悬挂参数的通用灵敏度公式。在此基础上,计算Sperling指标对悬挂参数的灵敏度,获得各悬挂参数对Sperling指标的影响规律。

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。

轮轨磨耗状态下悬挂参数失效对车辆动力学性能影响

为了研究悬挂参数失效对车辆系统动力学性能的影响,建立高速车辆系统动力学模型和悬挂参数失效模型,针对新轮轨、磨耗后轮轨进行轮轨接触几何关系和动力学仿真计算,分析当悬挂参数正常工作和失效时,车辆动力学性能的变化。结果表明:与新轮轨相比,轮轨磨耗状态下的等效锥度、滚动圆半径差和左右轮轨接触角度差变大;轮轨磨耗造成蛇行失稳临界速度下降,运行平稳性和曲线通过能力变差;悬挂系统失效方式不同,对车辆系统动力学的性能和车体的动态响应影响程度不同;车辆的悬挂参数优化应考虑轮轨磨耗的影响。

磁浮列车车辆轨道耦合振动及悬挂参数研究

基于磁浮列车车辆轨道耦合振动模型，建立了动力学方程，利用编制的仿真程序对车辆轨道的耦合振动进行仿真分析，对于悬挂参数特别是模块侧滚约束参数的影响进行定量研究，确定了悬挂参数的取值范围，并据此对青城山磁浮试验车的悬挂参数设计提出了建议。

高速列车弹性车体垂向振动与悬挂参数设计

高速铁道客车车体受轨道激扰力的作用产生弹性振动,影响客车运行平稳性。为了分析车体弹性振动与车体悬挂参数关系,基于刚柔耦合动力学原理,建立了客车垂向动力学模型,根据共振理论及模态叠加原理计算了系统固有频率和响应功率谱,分析了车辆系统悬挂参数和运行参数对振动的影响。仿真发现弹性车体振动响应大于刚性车体,车体一阶垂弯振动对弹性振动的贡献最大。在满足结构条件下,适当降低一、二系悬挂垂向阻尼、一系悬挂垂向刚度可减小车体弹性共振,系统各个部件自振频率控制、车体垂向悬挂阻尼控制可实现整车模态及局部有害模态控制。

悬挂参数对出口车辆动力学性能的影响

针对某型带发电机组的出口列车,运用动力学分析软件建立了刚柔耦合车辆动力学仿真模型。并对柴油发电机处于工作状态,车辆在米轨上重载运行时,分析了不同的一系和二系悬挂系统的优选参数对车辆动力学性能的影响。在给定的悬挂参数范围内,结果表明内非线性临界速度随一系垂向刚度增大而增大;随二系垂向刚度增大而出现先增后减的趋势。不同速度下的横向平稳性受垂向阻尼影响较小,垂向平稳性随着二系垂向阻尼增大而降低并逐渐趋于稳定,二系垂向刚度对垂向平稳性影响较为复杂。