内燃动车组动力包刚柔耦合双层隔振系统动力学建模及参数影响分析

动力包系统为内燃动车组的重要组成部分,其隔振性能直接关系到动车组的运行安全性及乘坐舒适性。针对动力包刚柔耦合双层隔振系统,提出了一种基于子结构频响函数综合的动力包刚柔耦合双层隔振系统建模方法。该方法将动力包系统分为发电机组、散热器机组、公共构架和车体地板子结构,通过2次频响函数综合建立了公共构架B-基础D综合体和机组刚体的频响函数表达式,大大提升了建模效率与计算速度,对工程计算和设计具有重要的价值。通过与ABAQUS软件中有限元频响结果进行对比,验证了该方法的正确性与计算精度。以某型内燃动车组动力包系统为研究对象,利用该建模方法,结合动力包系统实际隔振设计需求,研究了子结构质量比、子结构刚度、子结构阻尼、各级隔振器刚度及阻尼等参数对动力包系统隔振性能的影响规律,为内燃动车组动力包隔振系统设计及优化提供了理论支撑。

动力包多子结构双层隔振系统隔振优化方法

为了提升内燃动力包隔振性能,针对优化设计过程中优化参数较多及优化效率较低的问题,对其隔振优化方法进行研究。首先,通过综合各子结构质量、刚度矩阵建立多子结构动力包双层隔振系统24自由度动力学模型,对系统进行传统的全局坐标系下自由度耦合分析并据此提出能够去除子结构平动、转动自由度固有耦合效应的多坐标系解耦概念;其次,运用Sobol’全局灵敏度分析方法确定对动力包隔振性能影响较大的参数,并将其作为优化变量;然后,综合考虑解耦率与隔振效率对动力包进行多目标优化;最后,根据建立的动力包刚柔耦合有限元模型对系统隔振性能进行评估。结果表明,优化后系统解耦率及各工况下隔振效率均达到较高水平,验证了该方法的有效性。

带子系统的动力包双层隔振系统隔振设计研究

目前对带子系统的动力包双层隔振系统的隔振设计尚未形成一套行之有效的设计方法,针对这一研究现状展开了对其隔振设计的研究。提出了一种先优化设计主隔振系统确定一、二级隔振器刚度,然后将子系统充当主系统吸振器按照H∞准则设计出子系统隔振器刚度的两级优化设计方法。以某型内燃动车动力包为研究对象,采用提出的两级优化设计方法对动力包进行优化设计,并基于优化后的参数对动力包进行了隔振性能测试。结果表明,经过优化后,在常规工况和停机工况,动力包双层隔振系统皆具备优良的隔振性能,验证了方法的有效性。

多子系统双层隔振设计及试验验证

针对出口内燃动车采用动力包双层隔振系统这种典型紧凑结构的隔振问题,采用理论推导的方法,建立了子系统参数与系统振动特性之间的函数关系式,研究了子系统质量比、阻尼比和频率比对系统振动特性的影响规律,得到了动力包多子系统双层隔振系统的刚度参数。为了验证设计结果的正确性,对动力包进行了地面台架试验。结果表明,机组的振动烈度在各工况下均处于正常的工作状态;柴油机转速在小于1 100 r/min的范围内隔振效率在85%以上,在大于1 100r/min的范围内隔振效率均在90%以上,验证了动力包多子系统双层隔振设计的正确性。

多子系统双层隔振实验台设计

动力包双层隔振系统除机组外还有静压泵和空空冷却装置的隔振,从而构成了典型的多子系统双层隔振系统,其隔振设计将直接影响动力包结构部件的工作寿命和动车的乘坐舒适性。为研究多子系统双层隔振系统的隔振设计方法,以内燃动车动力包隔振系统设计为对象,设计了一种多子系统双层隔振实验台,重点对公共构架、安装支架等进行了结构设计;并利用ANSYS软件对安装支架进行了动态性能分析;通过虚拟装配设计保证了结构部件之间不存在装配干涉;最后对加工完成的实验台进行了测试,结果表明实验台隔振效果明显。可对多子系统双层隔振系统的隔振设计进行实验研究。