輪軌接觸系統(tǒng)動力學特性及車輪阻尼減振技術研究.pdf

1、列車經(jīng)過不同半徑的曲線軌道時，輪軌間會產(chǎn)生復雜的接觸過程，進而引起曲線嘯叫噪聲，對鐵路沿線的居民生活造成了極大的干擾。為避免軌道交通發(fā)展引起的噪聲污染，需要探尋曲線嘯叫噪聲的產(chǎn)生機理，并針對其特性來研究相應的抑制措施來降低噪聲的影響。
　　輪軌接觸面上蠕滑量和接觸力變化引起的摩擦力的改變會對車輪和鋼軌造成激勵，使得輪軌接觸系統(tǒng)會產(chǎn)生非穩(wěn)態(tài)響應，造成曲線嘯叫噪聲，而車輪阻尼處理可以很好地抑制車輪輪輻表面的軸向振動，具有實施簡便，結構

2、簡單等特點，對于曲線嘯叫噪聲具有較好的抑制作用。因此本文針對輪軌接觸的特點，在已有摩擦系數(shù)計算模型的基礎上重新進行參數(shù)設置，使其能反映接觸面狀況的影響，并在此基礎上建立輪軌接觸系統(tǒng)模型，針對車輪動力學特性及輪軌接觸參數(shù)對該系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響進行研究。通過理論計算和錘擊試驗對車輪阻尼結構進行設計，搭建輪軌滾動試驗臺對輪軌接觸系統(tǒng)模型進行驗證，并對設計的車輪阻尼結構進行阻尼效果評測。
　　為分析輪軌間相對滑動速度及接觸面濕度、潤滑狀況對

3、摩擦系數(shù)產(chǎn)生的影響，基于De Beer摩擦系數(shù)理論模型，對其參數(shù)進行了重新設置，并與經(jīng)典摩擦系數(shù)模型進行比較。采用皮帶—滑塊模型模擬列車過曲線時產(chǎn)生的自激振動，建立輪軌橫向接觸系統(tǒng)單自由度動力學方程，用新型摩擦系數(shù)模型對輪軌接觸面上的摩擦力變化進行計算，用相平面法對動、靜摩擦系數(shù)以及橫向蠕滑量對該自激振動系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響進行分析。
　　利用有限元法和模態(tài)試驗法建立車輪動力學模型，在考慮鋼軌斷面變形和軌下結構影響的基礎上建立鋼軌動力

4、學模型，并結合輪軌橫向接觸關系建立輪軌接觸系統(tǒng)模型。根據(jù)Nyquist判據(jù)對車輪模態(tài)特性與該系統(tǒng)穩(wěn)定性之間的關系進行分析。通過輪軌橫向偏移量和接觸角確定出接觸點的位置，通過輪軌沖角確定出橫向蠕滑量，并在不同輪軌接觸位置改變橫向蠕滑量來進行輪軌接觸系統(tǒng)穩(wěn)定性分析。調節(jié)車輪模態(tài)阻尼比，分析輪軌接觸系統(tǒng)在踏面接觸和輪緣接觸兩種情況下的穩(wěn)定性。
　　基于理論計算和試驗測試對車輪阻尼結構進行了設計。利用基于梁結構的復剛度法來分析阻尼材料特性

5、參數(shù)以及阻尼結構幾何參數(shù)對車輪阻尼結構性能的影響，并與有限元復模態(tài)法分析結果進行對比，確定出阻尼結構的材料和尺寸參數(shù)。通過錘擊試驗來研究阻尼結構層數(shù)和粘貼位置對車輪阻尼結構性能的影響。
　　為驗證輪軌接觸系統(tǒng)模型的分析結果以及車輪阻尼結構的性能，設計并搭建1/3縮小比例的輪軌滾動接觸試驗臺。用軌道輪代替軌道，車輪試件考慮輪緣位置的影響，通過車輪帶動軌道輪轉動來模擬輪軌接觸過程。測試信號的傳輸采用一個自行設計的防導線纏繞傳輸信號導通