輪軌接觸系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性及車輪阻尼減振技術(shù)研究.pdf

1、列車經(jīng)過不同半徑的曲線軌道時(shí)，輪軌間會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的接觸過程，進(jìn)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(jī)理，并針對其特性來研究相應(yīng)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(huì)對車輪和鋼軌造成激勵(lì)，使得輪軌接觸系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生非穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，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(dòng)，具有實(shí)施簡便，結(jié)構(gòu)

2、簡單等特點(diǎn)，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(diǎn)，在已有摩擦系數(shù)計(jì)算模型的基礎(chǔ)上重新進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，使其能反映接觸面狀況的影響，并在此基礎(chǔ)上建立輪軌接觸系統(tǒng)模型，針對車輪動(dòng)力學(xué)特性及輪軌接觸參數(shù)對該系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響進(jìn)行研究。通過理論計(jì)算和錘擊試驗(yàn)對車輪阻尼結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，搭建輪軌滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)對輪軌接觸系統(tǒng)模型進(jìn)行驗(yàn)證，并對設(shè)計(jì)的車輪阻尼結(jié)構(gòu)進(jìn)行阻尼效果評測。
　　為分析輪軌間相對滑動(dòng)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(jìn)行了重新設(shè)置，并與經(jīng)典摩擦系數(shù)模型進(jìn)行比較。采用皮帶—滑塊模型模擬列車過曲線時(shí)產(chǎn)生的自激振動(dòng)，建立輪軌橫向接觸系統(tǒng)單自由度動(dòng)力學(xué)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(jìn)行計(jì)算，用相平面法對動(dòng)、靜摩擦系數(shù)以及橫向蠕滑量對該自激振動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響進(jìn)行分析。
　　利用有限元法和模態(tài)試驗(yàn)法建立車輪動(dòng)力學(xué)模型，在考慮鋼軌斷面變形和軌下結(jié)構(gòu)影響的基礎(chǔ)上建立鋼軌動(dòng)力

4、學(xué)模型，并結(jié)合輪軌橫向接觸關(guān)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(guān)系進(jìn)行分析。通過輪軌橫向偏移量和接觸角確定出接觸點(diǎn)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(jìn)行輪軌接觸系統(tǒng)穩(wěn)定性分析。調(diào)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(jì)算和試驗(yàn)測試對車輪阻尼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。利用基于梁結(jié)構(gòu)的復(fù)剛度法來分析阻尼材料特性

5、參數(shù)以及阻尼結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)對車輪阻尼結(jié)構(gòu)性能的影響，并與有限元復(fù)模態(tài)法分析結(jié)果進(jìn)行對比，確定出阻尼結(jié)構(gòu)的材料和尺寸參數(shù)。通過錘擊試驗(yàn)來研究阻尼結(jié)構(gòu)層數(shù)和粘貼位置對車輪阻尼結(jié)構(gòu)性能的影響。
　　為驗(yàn)證輪軌接觸系統(tǒng)模型的分析結(jié)果以及車輪阻尼結(jié)構(gòu)的性能，設(shè)計(jì)并搭建1/3縮小比例的輪軌滾動(dòng)接觸試驗(yàn)臺(tái)。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(dòng)軌道輪轉(zhuǎn)動(dòng)來模擬輪軌接觸過程。測試信號(hào)的傳輸采用一個(gè)自行設(shè)計(jì)的防導(dǎo)線纏繞傳輸信號(hào)導(dǎo)通