城市轨道车辆车体复合吸振器建模与仿真

发布时间：2021-08-05 20:05

　　以降低城市轨道车辆的车体刚性振动和弹性振动为目的,利用模态的正交性,将车体等效为均质等截面Eluer梁,建立了考虑车体弹性的车-轨-复合吸振器垂向动力学耦合模型,提出了适用于该模型的复合吸振器的设计方法。针对城市轨道车辆运行工况,通过解析求解出复合吸振器刚度、质量参数和目标频率的函数关系式,遍历复合吸振器两振子质量,从而获得与之匹配的刚度参数。利用建立的车体振动能量的评价指标,对不同参数设计复合吸振器的减振性能进行评价,获得车体振动能量最小时的复合吸振器的参数设计。最后,结合车辆的平稳性指标对复合吸振器的减振效果进行验证。研究结果表明:复合吸振器存在两固有频率,对其进行参数的设计时,应首先保证两固有频率与车体浮沉固有频率和一阶弹性频率相谐调,建立的车体振动能量评价指标可以用于对不同设计的吸振器减振性能进行综合评价。复合吸振器的安装,对车体刚性和弹性振动都有较好的减振效果,有利于车辆的运行品质的提升。为利用复合吸振器以降低车辆垂向振动的研究和应用提供一定的参考价值。 

【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(21)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

含复合吸振器的城轨车辆垂向动力学模型

本文所设计的动力吸振器为复合吸振器,包含上、下两个振子,将其安装在车体中部。基于动力吸振器共振原理,将复杂的刚柔耦合模型简化为三自由度力学模型,如图2所示。Kc、Cc分别为车辆系统简化后刚度和阻尼等效值。对二自由度无阻尼复合吸振器系统固有频率的求解,有

选取式(22)作为筛选复合吸振器最优设计的目标函数,获得在不同质量比μ下,复合吸振器振子1质量大小对车体振动能量这一评价指标的影响,如图4所示。随着质量比μ增大,吸振器与车体发生共振时,吸振器所能吸收的车体振动能量增大,减振效果也越好。当复合吸振器的质量比μ和目标减振频率固定,存在一组参数设计使得车体振动能量评价指标最小。然而,过大质量比不但使得车体的下吊挂过重,严重时还会导致车辆超限界、布置困难等问题产生。鉴于质量比μ大于0.1时,动力吸振器的质量的增加,鲁棒性提高缓慢,因此,在下面研究中,均取μ=0.1,使得车体振动能量最小时两吸振器的振子质量Md1=1 000 kg,Md2=2 900 kg。这里,通过采用密度(ρ=7.85 t/m3)大、性价比高的铸钢作为振子进行设计,那么复合吸振器的总体积Vd≈0.49 m3。综合轨道车辆底架边梁距轨面的高度(0.86 m)和车下剩余空间大小(7.2 m3)布置,那么,复合吸振器的安装空间富余,长×宽×高尺寸可大致布置为1.1 m×1.1 m×0.4 m。为了避免复合吸振器可能产生的不利影响,实际应用中将车下设备作为复合吸振器的振子或某一振子,在降低车辆振动、提高乘坐舒适度的同时,尽可能避免增加车体自重。综上,城市轨道车辆车体复合吸振器的参数设计的一般步骤如下:

【参考文献】：
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本文编号：3324378