彈性阻尼耦合輪對客車系統(tǒng)動力學性能研究.pdf

1、自鐵路開始運營以來，世界各國的鐵道機車車輛均采用傳統(tǒng)輪對作為輪軌導向系統(tǒng)。傳統(tǒng)輪對在直線上的自動對中和曲線上的自導向能力突出，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動限制了傳統(tǒng)輪對臨界速度的進一步提高，這也使得其在應(yīng)用中存在一定的缺陷。因此，人們提出了獨立旋轉(zhuǎn)車輪的概念，將傳統(tǒng)輪對的左右車輪解耦，使它們可以各自獨立地繞車軸旋轉(zhuǎn)。獨立旋轉(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)力矩的回復作用，獨立旋轉(zhuǎn)車輪在曲線上幾乎沒有自導向能力，導向主要靠輪緣來實現(xiàn)，輪軌磨耗嚴重，易發(fā)生脫軌事故，對長期運營非常不利。因此，非常有必要研究一種兼有傳統(tǒng)輪對和獨立旋轉(zhuǎn)車輪的優(yōu)點，同時消除二者缺陷的新型輪軌導向系統(tǒng)，耦合輪對便應(yīng)運而生。耦合輪對的左右車輪通過耦合器聯(lián)接，既不完全獨立也不完全固結(jié)，通過調(diào)節(jié)耦合器的耦合度，可以得到不同的動力學性能。當耦合度選取適當值時，耦合輪對可以

3、同時具有較好的曲線自導向和直線自對中能力。本文全面系統(tǒng)地研究多種耦合輪對形式中的一種——彈性阻尼耦合輪對客車系統(tǒng)的動力學性能。
　　 首先，本文對多剛體車輛系統(tǒng)動力學方程進行了推導，并結(jié)合彈性阻尼耦合輪對的具體情況建立了彈性阻尼耦合輪對客車系統(tǒng)動力學計算模型，對客車系統(tǒng)的受力情況進行了分析，對其中非線性環(huán)節(jié)作了處理，并推導了其運動微分方程。
　　 文中還對彈性阻尼耦合輪對客車系統(tǒng)動力學性能進行了深入計算分析，得出了耦合剛

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