鐵道車輛用空氣彈簧動力學(xué)性能仿真研究.pdf

1、空氣彈簧是在柔性的密閉容器中充入壓力空氣，利用空氣的可壓縮性實現(xiàn)彈性作用的一種非金屬彈簧。近年來，空氣彈簧以其良好的彈性特性在鐵道車輛上得到了廣泛應(yīng)用。在對裝有空氣彈簧的車輛進行動力學(xué)仿真時，受條件和手段的限制，通常將空氣彈簧等效為彈簧和阻尼并聯(lián)的線性模型，但管道長度、節(jié)流孔直徑、附加氣室容積等參數(shù)的不同都將導(dǎo)致空氣彈簧的動態(tài)特性有所差異，傳統(tǒng)的線性模型不能反映空氣彈簧諸多參數(shù)的影響，更不能反映帶高度閥和差壓閥空氣彈簧的耦合作用，其不利

2、于對空氣彈簧的研究與選型，且給車輛系統(tǒng)動力學(xué)仿真結(jié)果帶來較大誤差。
　　基于熱力學(xué)和流體力學(xué)相關(guān)理論，采用數(shù)學(xué)—物理方程對空氣彈簧內(nèi)氣體的實際變化過程進行描述，基于Matlab/Simulink軟件平臺分別建立了空氣彈簧本體—固定節(jié)流孔—附加氣室模型、空氣彈簧本體—連接管道—附加氣室模型以及高度閥與差壓閥動力學(xué)模型，分析不同激勵幅值、空氣彈簧參數(shù)和熱傳遞系數(shù)對空氣彈簧垂向動態(tài)剛度及阻尼的影響。研究結(jié)果表明:空氣彈簧系統(tǒng)的垂向動態(tài)剛

3、度隨激勵振幅的增大而增大，且在不同振幅激勵下系統(tǒng)的阻尼存在近似相等的峰值;當采用較長管路連接時應(yīng)考慮管道內(nèi)空氣質(zhì)量的慣性對空氣彈簧動態(tài)特性的影響，短管可等效為固定節(jié)流孔連接;空氣彈簧垂向動態(tài)剛度在低頻與高頻激勵下分別趨于常值;固定節(jié)流孔存在低頻開口過大，高頻開口過小的缺陷;熱傳遞系數(shù)對空氣彈簧動態(tài)特性有較大影響，其數(shù)值的選擇應(yīng)建立于試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上。
　　本文將完整的空氣彈簧動力學(xué)模型與在SIMPACK中建立的高速動車組車輛系統(tǒng)動