时速250公里中国标准动车组振动特性及传递规律研究

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高速动车组的高速化及轻量化的设计方式,导致车辆系统的各个部件的高频振动增大且频带增宽。当轨道的不平顺激励和车轮不圆顺激励通过悬挂元件传递给车辆系统的各个部件时,车辆系统容易造成局部的弹性振动加剧和部件失稳。由此看来,车辆系统的振动及传递特性将直接影响着车辆运行的安全性和稳定性。所以,针对高速动车组振动及传递特性方面的研究具有重要意义。本文研究对象为时速250公里中国标准动车组,通过实测和仿真两方面入手来研究中国标准动车组的振动动特性和传递规律。主要内容和结论如下:(1)基于实测加速度数据,获得了转向架部件的振动特性。结果表明:在时速250公里情况下,轴箱和电机在时域上呈现垂向振动大于横向振动,而齿轮箱各个测点的振动呈现横向振动大于垂向振动的特征;垂向振动传递方面:轴箱至大齿轮的振动得到衰减,轴箱至齿轮箱箱体上部的振动得到放大。在横向振动传递方面:轴箱至齿轮箱箱体上部的振动得到了放大。(2)基于SIMPACK软件建立了不同的仿真模型,分析不同模型下的振动响应。结果表明:将通过实测数据分析得到的综合激励引入模型,发现综合激励下的柔性部件模型更接近实测。不同速度等级下,车辆系统主要部件的垂向和横向振动加速度幅值和均方根值均随速度等级增大而增大;曲线过程中,在过超高量一定的情况下,车辆系统的脱轨系数、车体横向振动加速度、磨耗指数和轮重减载率随曲线半径增大而减小,轮对横向振动加速度和轮轨横向力随曲线半径变化较小,在进出过渡曲线时变化明显;在不同的变速过程中,车辆系统的各个部件垂向振动加速存在增大趋势,横向变化不明显。在匀加速和变加速工况下,运行相同时间内各部件的振动加速度响应受其平均速度影响;柔性轨道模型下,考虑车轮不圆顺的综合激励能激起柔性轨道模型更大的振动响应,轨道柔性化可以更好地反映出由轨道板长度和轨枕间距引起车辆系统的周期性振动频率。(3)基于仿真得到的振动数据,通过快速傅里叶变换求得车辆系统的传递函数。结果表明:匀速直线工况下,柔性部件模型对高频范围内传递特性影响较大,一系传递上表现明显。对比一系和二系悬挂元件的传递函数发现,二系减振效果明显优于一系,两者的垂向减振优于横向;曲线工况对于车辆系统横向传递特性影响较大;匀加速直线工况下,车辆系统高频范围内传递率相对于匀速直线工况明显增大且频带增宽,匀加速过程对于一系传递特性的影响大于二系,垂向影响大于横向。综合来看,车辆系统的模态振动对于其传递特性具有一定影响。图132幅,表21个,参考文献69篇。
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