钢轨波磨激励下重载机车振动响应分析

发布时间：2020-12-31 19:58

　　机车在运行的过程中,由于钢轨波磨激励的存在以及机车运行速度的变化,激励产生的响应频率十分丰富。为了清楚地认识到重载机车在钢轨波磨激励下的振动响应,基于车辆系统动力学理论和振动力学理论,利用Hypermesh软件和ANSYS软件将轮对柔性化处理后,在SIMPACK软件中建立含柔性轮对的B0-B0型重载机车刚柔耦合模型,获取轮对、牵引电机和构架的固有频率,以钢轨波磨作为激励输入,采用数值仿真的分析方法,得到轮对、构架和车体的振动响应。结果表明:当激励产生的响应频率远离36.74 Hz时,轮轨垂向力最大值与机车运行速度成正相关关系,而与波磨波长成负相关关系;当激励产生的响应频率与36.74 Hz相接近时,会引起轮轨垂向力最大值增大。当激励产生的响应频率远离43.86 Hz时,构架和车体的振动加速度随着速度的增大而增大,随着波磨波长的增大而减小;当激励产生的响应频率与43.86 Hz相接近时,构架会发生共振,振动加速度明显增大,同时车体的振动也会增加。研究结果可为机车平稳通过波磨段、减轻部件伤损提供参考。 

【文章来源】：噪声与振动控制. 2020年05期

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

轮对有限元模型

将ANSYS软件中生成的轮对子结构模态结果文件和轮对结构文件导入SIMPACK软件前处理模块中[12]，选取轮对的前5阶特征模态，生成轮对的柔性体模型，在SIMPACK软件中，用柔性体轮对替换之前建好的刚性体轮对，从而建立含柔性轮对的B0-B0型重载机车整车刚柔耦合模型。该模型的主要特点为：机车轴重为25 t，最大运行速度为120 km/h，持续运行速度为65 km/h，牵引电机一端支撑在轮对车轴上，另一端经由电机吊杆悬吊在构架上，整车模型的示意图如图2所示。1.2 轨道模型

取一个轮对来考虑，轮轨拓扑关系如图3所示。轨道分层结构为钢轨—轨枕—路基。轮对与钢轨之间用7号铰连接，以保证轮对的6个自由度。钢轨与轨枕之间采用99号铰并联，轨枕与路基之间采用91号铰连接，且考虑他们Y向和Z向的位移运动以及绕X轴的转动。钢轨与轨枕、轨枕与路基之间的弹性元件简化为弹簧阻尼单元，并赋予其刚度和阻尼，使得建立的轨道模型更符合实际情况。1.3 整备模态分析

【参考文献】：
期刊论文
[1]钢轨波磨对高速车辆振动特性的影响[J]. 刘国云,曾京,张波.  振动与冲击. 2019(06)
[2]钢轨波磨对高速车辆动力学性能的影响[J]. 郭涛,侯银庆,胡晓依,侯茂锐.  铁道建筑. 2019(03)
[3]地铁波磨下胶垫频变对轮轨高频振动的影响[J]. 韦凯,王绍华,豆银玲,欧灵畅.  铁道工程学报. 2019(03)
[4]地铁线路轨道中高频动态特性研究[J]. 吴海涛,李伟,温泽峰,池茂儒.  噪声与振动控制. 2017(04)
[5]考虑弹性的高速旋转轮对振动特性研究[J]. 杨光,任尊松,孙守光.  振动工程学报. 2016(04)
[6]基于ANSYS与SIMPACK联合仿真的柔性轮对动力学仿真分析[J]. 陈新华,黄志辉,卜继玲.  机车电传动. 2014(02)
[7]朔黄重载铁路小半径曲线病害成因分析及整治措施探析[J]. 王定举.  铁道标准设计. 2013(12)
[8]重载铁路钢轨的伤损及预防对策研究[J]. 周清跃,张建峰,郭战伟,习年生,高新平.  中国铁道科学. 2010(01)

博士论文
[1]钢轨波磨下扣件弹条疲劳断裂机理研究[D]. 刘玉涛.西南交通大学 2017

硕士论文
[1]基于车辆动态响应的高速铁路钢轨波磨仿真与分析[D]. 孙锐.北京建筑大学 2018
[2]轮轨异常高频振动及其影响研究[D]. 潘长领.华东交通大学 2018
[3]典型轮轨激扰下高速列车耦合振动研究[D]. 周林伟.大连理工大学 2017



本文编号：2950221