轨道车辆用电磁式电涡流减振器的数值模拟与试验研究

轨道车辆的悬架系统决定着轨道车辆的稳定性、舒适性和安全性。传统被动悬架方式虽然能在一定程度上满足车辆动力学性能要求,但其悬架特性在车辆运行过程中不能随激励的变化而进行调整,也不能适应复杂运营线路,因而限制了轨道车辆动力学性能的进一步提升。鉴于此,提出一种采用电磁式电涡流减振器的新型半主动悬架体系,其原理为将滚珠丝杆式惯容器与旋转式电涡流可变阻尼有机地结合在一起,极大地提高了电涡流阻尼的阻尼系数,而且充分利用惯性质量产生的负刚度效应提高减振效果;此外,通过改变励磁电流改变磁场大小,即可实现阻尼系数的连续可调。数值模拟的结果表明:同一轴向速度下,随着电磁铁励磁电流的增加,阻尼力不断增大;同一电磁铁励磁电流下,随着轴向速度的增大,阻尼力先不断增大,达到一定数值后增速逐渐放缓甚至不再增大。在此基础上,设计出满足轨道车辆悬架外形尺寸和阻尼特性要求的可调阻尼电涡流减振器,进行力学性能试验,试验结果与数值模拟结果吻合良好。本研究中的减振器电磁铁最大通电电流是在无需考虑散热问题的条件下确定的,未来若能妥善解决散热问题,该减振器的阻尼密度可进一步提高,有望替代目前普遍使用的被动式油压减振器,提升车辆的动力学性能和减振器耐久性。

冲击载荷下永磁式电涡流减振器设计及动态特性分析

为研究轮式车辆的电涡流减振器在行进间冲击载荷下的动态特性,结合电涡流理论设计了一种永磁式电涡流减振器,并基于等效磁路模型和麦克斯韦方程分析了其导体筒表面空气间隙处磁感应强度与阻尼力之间的关系;同时,利用有限元法对永磁式电涡流减振器的静、动态磁场分布进行了研究,并分析了不同结构参数对其阻尼特性的影响及不同运动速度下的示功特性曲线。通过建立1/4车辆悬架动力学模型和基于高斯滤波白噪声的随机路面激励模型,对车辆行进间冲击载荷下永磁式电涡流减振器的动态特性进行了分析。结果表明:永磁式电涡流减振器的磁场在动态条件下会发生退磁以及磁感线趋速聚集现象,各结构参数对其阻尼特性的影响较大;永磁式电涡流减振器的响应速度快,压缩、复原阻尼力恒定且平稳,可以高效、快速地消除轮式车辆越野时受到的路面激励和车载武器射击时的冲击载荷,能够有效抑制车体振动。研究结果对提高轮式车辆的越野机动性以及车载武器的射击精度具有重要意义。

基于电涡流减振器的车辆半主动控制

列车半主动悬挂控制的发展受限于可控减振器的性能。电涡流等新型减振器的发展,对车辆半主动控制的应用有促进作用。根据电涡流减振器的特性,利用Matlab/Simulink软件建立天棚阻尼半主动控制车辆动力学模型,仿真分析天棚阻尼控制效果,并研究了电涡流减振器的特性对控制效果的影响。

斜拉桥斜拉索永磁电涡流杠杆质量阻尼减振技术

为了解决恶劣环境下大跨径斜拉桥斜拉索振动控制问题,提出了永磁电涡流杠杆质量减振器(ELMD)减振技术。基于ELMD的构造特性及减振机理,推导了ELMD导体盘单体的旋转阻尼系数及系统的等效阻尼参数,以中朝鸭绿江界河公路大桥为背景,计算了安装该阻尼器后的斜拉索的阻尼特性,并进行了实桥振动控制性能测试。结果表明,安装ELMD后,斜拉索的振动衰减明显;ELMD阻尼器能够满足该桥斜拉索的阻尼减振要求。ELMD阻尼减振技术可有效解决恶劣环境下大跨度斜拉桥斜拉索振动控制问题。