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高速客车空气弹簧系统减振特性研究

作　者: 冯涛
导　师: 曾京
学　校: 西南交通大学
专　业: 载运工具运用工程
关键词: 空气弹簧 转向架 动力学性能 抗侧滚扭杆 二系垂向阻尼
分类号: U270.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本文建立了考虑高度阀和差压阀作用的空气弹簧转向架模型,通过SIMPACK和SIMULINK联合仿真,考察高速客车空气弹簧转向架的动力学性能,比较不同高度阀控制方式对车辆系统动力学性能的影响,分析空气弹簧主要参数对车辆平稳性和安全性的影响并确定取值范围,分析抗侧滚扭杆不同刚度值对车辆平稳性和安全性的影响,研究空气弹簧节流孔直径和二系垂向阻尼的匹配问题,确定了节流孔+二系垂向阻尼的减振方式及参数取值范围。考虑空气弹簧高度阀与差压阀作用后,仿真结果比使用空气弹簧简化模型的结果更接近于实际情况。差压阀在车辆曲线通过时一般不动作,高度阀对曲线通过性能影响也很小,不同高度阀控制方式对车辆的动力学性能影响不大。但为保证高速客车的运行性能,建议高度阀控制方式采用四点控制。空气弹簧参数对高速客车的运行平稳性、曲线通过性能、安全性有较大影响,各参数应按以下范围选取为宜：本体容积60-70L；附加气室容积80-100L；节流孔直径14-22mm；水平刚度<0.2MN·m-1；应急弹簧垂向刚度<4MN-m1。对于高度阀两点控制的高速客车,必须安装抗侧滚扭杆来提高车辆的抗侧滚性能。抗侧滚扭杆对车辆侧滚以外的其他性能基本无影响。节流孔直径和二系垂向减振器阻尼值对车体的横向平稳性略有影响。随着节流孔直径的增大,车辆的垂向平稳性和舒适度均有所提高。设置二系垂向减振器后,车辆的低频垂向振动得到抑制,垂向平稳性随减振器阻尼的增加而有所改善,但改善幅度有限。为提高车辆垂向平稳性和旅客舒适度,建议高速客车空气弹簧转向架采用固定节流孔+二系垂向减振器方式。节流孔直径取值范围为14-22mm,二系垂向减振器阻尼取值范围为5-15 kN·s·m-1之间。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章 绪论  10-18
  1.1 世界高速铁路的发展  10-11
    1.1.1 国外高速铁路发展情况  10
    1.1.2 国内高速铁路发展情况  10-11
  1.2 高速动车组转向架技术  11-15
    1.2.1 国外研究发展现状  11-13
    1.2.2 国内研究发展现状  13-15
  1.3 铁道车辆动力学性能研究及仿真现状  15-17
    1.3.1 多体系统动力学性能仿真技术的发展  15-16
    1.3.2 铁道车辆动力学性能仿真研究现状  16-17
  1.4 主要研究内容  17-18
第2章 高速列车空气弹簧转向架动力学模型建立  18-28
  2.1 空气弹簧系统  18-21
    2.1.1 空气弹簧  18-19
    2.1.2 铁道车辆空气弹簧系统的组成  19-21
  2.2 空气弹簧详细模型  21-24
    2.2.1 空气弹簧的刚度与阻尼计算模型空气弹簧  21-23
    2.2.2 高度阀的计算模型  23-24
    2.2.3 差压阀的计算模型  24
  2.3 高速客车动力学模型  24-28
    2.3.1 车辆模型  24-26
    2.3.2 空气弹簧力学模型  26-28
第3章 空气弹簧对车辆系统动力学性能的影响  28-52
  3.1 空气弹簧不同控制方式对运动稳定性的影响  28
  3.2 空气弹簧主要参数对运行平稳性的影响  28-40
    3.2.1 空气弹簧本体容积对运行平稳性的影响  30-33
    3.2.2 空气弹簧附加气室单侧容积对运行平稳性的影响  33-35
    3.2.3 空气弹簧节流孔直径对运行平稳性的影响  35-38
    3.2.4 空气弹簧水平刚度对运行平稳性的影响  38-39
    3.2.5 空气弹簧应急弹簧刚度对运行平稳性的影响  39-40
  3.3 空气弹簧主要参数对曲线运行安全性的影响  40-46
    3.3.1 空气弹簧本体容积对运行安全性的影响  41-42
    3.3.2 空气弹簧附加气室单侧容积对运行安全性的影响  42-43
    3.3.3 空气弹簧节流孔直径对运行安全性的影响  43-44
    3.3.4 空气弹簧水平刚度对运行安全性的影响  44-45
    3.3.5 空气弹簧应急弹簧刚度对运行安全性的影响  45-46
  3.4 空气弹簧控制方式对曲线通过性能的影响  46-50
    3.4.1 空气弹簧控制方式对小半径曲线通过性能的影响  46-50
    3.4.2 空气弹簧控制方式对大半径曲线通过性能的影响  50
  3.5 本章小结  50-52
第4章 空气弹簧与抗侧滚扭杆及二系垂向减振器的匹配  52-69
  4.1 空气弹簧与抗侧滚扭杆的匹配对动力学性能的影响  52-56
    4.1.1 对运行平稳性的影响  53-54
    4.1.2 对安全性的影响  54-56
  4.2 空气弹簧与二系垂向减振器的匹配  56-68
    4.2.1 平稳性匹配分析  56-61
    4.2.2 安全性匹配分析  61-68
  4.3 本章小结  68-69
结论  69-71
  5.1 研究结论  69
  5.2 展望与设想  69-71
致谢  71-72
参考文献  72-75
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  75

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中图分类: > 交通运输 > 铁路运输 > 车辆工程 > 一般性问题 > 车体构造及设备
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