彈性阻尼耦合輪對(duì)客車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)性能研究.pdf

1、自鐵路開始運(yùn)營以來，世界各國的鐵道機(jī)車車輛均采用傳統(tǒng)輪對(duì)作為輪軌導(dǎo)向系統(tǒng)。傳統(tǒng)輪對(duì)在直線上的自動(dòng)對(duì)中和曲線上的自導(dǎo)向能力突出，結(jié)構(gòu)簡單，性能良好，在行業(yè)內(nèi)占據(jù)著幾近壟斷的地位。但帶有錐度的踏面引起的蛇行運(yùn)動(dòng)限制了傳統(tǒng)輪對(duì)臨界速度的進(jìn)一步提高，這也使得其在應(yīng)用中存在一定的缺陷。因此，人們提出了獨(dú)立旋轉(zhuǎn)車輪的概念，將傳統(tǒng)輪對(duì)的左右車輪解耦，使它們可以各自獨(dú)立地繞車軸旋轉(zhuǎn)。獨(dú)立旋轉(zhuǎn)車輪理論上不存在縱向蠕滑力的作用，因此車輛的臨界速度可以達(dá)到很

2、高的值，但由于失去了縱向蠕滑力和由縱向蠕滑力產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)力矩的回復(fù)作用，獨(dú)立旋轉(zhuǎn)車輪在曲線上幾乎沒有自導(dǎo)向能力，導(dǎo)向主要靠輪緣來實(shí)現(xiàn)，輪軌磨耗嚴(yán)重，易發(fā)生脫軌事故，對(duì)長期運(yùn)營非常不利。因此，非常有必要研究一種兼有傳統(tǒng)輪對(duì)和獨(dú)立旋轉(zhuǎn)車輪的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)消除二者缺陷的新型輪軌導(dǎo)向系統(tǒng)，耦合輪對(duì)便應(yīng)運(yùn)而生。耦合輪對(duì)的左右車輪通過耦合器聯(lián)接，既不完全獨(dú)立也不完全固結(jié)，通過調(diào)節(jié)耦合器的耦合度，可以得到不同的動(dòng)力學(xué)性能。當(dāng)耦合度選取適當(dāng)值時(shí)，耦合輪對(duì)可以

3、同時(shí)具有較好的曲線自導(dǎo)向和直線自對(duì)中能力。本文全面系統(tǒng)地研究多種耦合輪對(duì)形式中的一種——彈性阻尼耦合輪對(duì)客車系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)性能。
　　 首先，本文對(duì)多剛體車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行了推導(dǎo)，并結(jié)合彈性阻尼耦合輪對(duì)的具體情況建立了彈性阻尼耦合輪對(duì)客車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型，對(duì)客車系統(tǒng)的受力情況進(jìn)行了分析，對(duì)其中非線性環(huán)節(jié)作了處理，并推導(dǎo)了其運(yùn)動(dòng)微分方程。
　　 文中還對(duì)彈性阻尼耦合輪對(duì)客車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行了深入計(jì)算分析，得出了耦合剛

4、度和阻尼對(duì)動(dòng)力學(xué)性能的影響，獲得了耦合度的敏感區(qū)間及對(duì)車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)性能影響的變化趨勢(shì):彈性阻尼耦合輪對(duì)在客車系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠克服傳統(tǒng)輪對(duì)臨界速度受限問題，也能夠解決獨(dú)立旋轉(zhuǎn)車輪在運(yùn)行中輪軌貼靠和曲線通過性能差的問題。當(dāng)選擇合適的耦合度時(shí)，彈性阻尼耦合輪對(duì)既能提高車輛系統(tǒng)的臨界速度也能同時(shí)改善轉(zhuǎn)向架曲線通過性能。當(dāng)耦合度足夠小時(shí)，其動(dòng)力學(xué)性能與獨(dú)立旋轉(zhuǎn)車輪相當(dāng)，當(dāng)耦合度足夠大時(shí)，動(dòng)力學(xué)性能與傳統(tǒng)輪對(duì)相接近。
　　 在研究了轉(zhuǎn)向架