抗蛇行减振器节点对铁道车辆临界速度的影响

蒯荣生　王琼

摘 要：针对减振器与节点串联后表现的刚度显著特性或阻尼显著特性的现象，文章建立了单自由度模型以说明即使是相同的固有频率及相对阻尼比，也会有不同的频响特性。利用SIMPACK动力学方正软件，分析动车组在不同特性抗蛇行减振器作用下的临界速度，并与整车台架滚振试验相印证。得出抗蛇行减振器的节点刚度选择需要经过仿真及试验后确定。

关键词：铁路车辆；减振器；极限频率；临界速度

中图分类号：U270.331+ 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）05-0095-03

铁路车辆由于其特殊性，随着运行速度的上升，就会出现转向架左右自激振动导致车轮轮缘与钢轨剧烈碰撞，导致轮轨损伤和脱轨。车辆设计时必须使运营速度远小于蛇行运动极限速度。

高速列车为了提高其临界速度通常用抗蛇行油压减振器，其可以大幅提高运营速度。抗蛇行减振器一般与橡胶节点串联，传统认为橡胶节点对振动冲击起缓冲作用，还有保护减振器的作用，其刚度由减振器的设计部门确定，而非由车辆悬挂系统设计。

本文主要研究抗蛇行减振器节点对列车临界速度的影响。

1 单自由度模型

首先分析抗蛇行减振器串联橡胶节点的数学模型。

1.3 小 结

即使频率和相对阻尼比（减振器阻尼特性和刚度特性的系统）非常接近也可能导致频响特性有很大差异。

①阻尼显著特性放大倍率在高频时大于刚度显著特性；

②频响特性在低于自振频率相差较小，高于自振频率时随着频率的增大其频响传递倍率相差越大。

2 整车临界速度分析

在SIMPACK动力学仿真模型中建立某型动车组整车模型，如图5所示。

对整车进行线性分析。该型动车组轴距为2.5 m，滚动圆跨距为1.493 m，滚动半径为0.43，转向架蛇行运动波长约为34 m。抗蛇行减振器采用两种方案：

①减振器带节点，极限频率为0.575 Hz。极限频率对应的速度为70.5 km/h。

②没有弹性节点。根轨迹结果，刚度显著特性抗蛇行减振器，如图6所示。阻尼显著特性抗蛇行减振器，如图7所示。

根轨迹计算以速度为变参数（100～400 km/h）考察整车线性特征根。由计算结果可知，刚度显著特性抗蛇行减振器与阻尼显著特性抗蛇行减振器结果差异较大。刚度显著特性临界速度远大于400 km/h，而纯阻尼线性临界速度仅为260 km/h。

3 实验室试验结果

机车车辆滚动振动试验台如图8所示，被试车辆实验台安装示意图，如图9所示。该试验台模拟轨道的滚轮可同时进行滚动和横向、垂向激振，以模拟车辆在实际线路上的运行工况。试验台除机械总体外，还有驱动控制系统、激振控制系统和总监控系统，可进行电机的驱动控制，实现四根轴的同步转动控制，以及各激振器的激振输入控制。

抗蛇行减振器节点刚度对运动稳定性影响，见表2。

小结：从结果可以看出阻尼系数不变的情况下节点刚度越大临界速度越低。

4 结 语

①即使频率和相对阻尼比（减振器阻尼特性和刚度特性的系统）非常接近也可能导致频响特性有很大差异。

②阻尼显著特性放大倍率在高频时大于刚度显著特性。

③频响特性在低于自振频率相差较小，高于自振频率时随着频率的增大其频响传递倍率相差越大。

④对于抗蛇行减振器节点刚度对临界速度影响很大，需要根据车辆系统参数进行匹配，并通过动力学仿真及试验后确定。

参考文献：

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