抗侧滚扭杆对车辆柔度系数及其动力学性能的影响分析

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1、表1车体自振前6阶模态分析结果阶数123456频率(Hz)112611．261218121812．95由计算可知，车体最低的10阶振型全部是底架盖板的局部振动。车体整体振动的最低振型在33阶，自振频率为19．784Hz。对于动力计算，车体(含顶盖)第一阶模态频率要求不低于10Hz。因此，车体整体的刚度也满足设计要求。4结论通过“天梭”号高速机车车体的设计、计算和试制，得到以下几点结论：(1)机车车体的静强度和整体刚度满足设计要求。(2)采用桁架式和框架式相结合的侧墙骨架结构是可以满足高速车体的设计要求的。(3)车体外形的气动性能模拟和模型风洞试验是研究减少

2、高速机车车体空气阻力的有效方法。(4)采用板梁焊接骨架是在当前工艺水平下实现车体头型流线化的有效途径。抗侧滚扭杆对车辆柔度系数及其动力学性能的影响分析刘宏友四方车辆研究所摘要：本文以两种不同的车型为倒，研究了抗侧滚扭杆刚度对车辆的柔度系数及动力学性能的影响。结果表明，增大抗侧滚扭杆刚度可以减小车辆的柔度系数，但对轮重减栽率和车辆倾覆系数有一定的影响。对于部分25K型客车来说，即使取消抗侧滚扭杆，客车的柔度系数及各项动力学性能指标也仍然在有关规定的限度值范围内，可考虑取消抗侧滚扭杆，以简化转向架结构，降低制造和维修成本。但对于200km／h双层轨检车来说．为

3、了保证其具备合格的轮重减载率和足够的抗倾覆稳定性，则必须安装抗侧滚扭杆。关键词：抗侧滚扭杆动力学性能柔度系数倾覆系数1前言转向架的悬挂系统中加装抗侧滚扭杆装置可以增大抵抗车体侧滚的反力矩，从而减小车体的侧滚角，提高车辆的抗倾覆安全性。该装置对车辆的伸缩、横移、浮沉、点头及摇头等振动不产生影响，只抑制车辆的侧滚振动。为了探讨抗侧滚扭杆对车辆柔度系数、倾覆系数及车辆动力学性能的影响，本文分别对装用SW一160型转向架的25K型客车及200km／h双层轨检车进行了研究。1892柔度系数的计算车辆抗侧滚能力用车辆本身的柔度系数来衡量，根据国际铁路联盟规程uic51

4、5第2．4．4条规定，最大载荷时车辆柔度系数不得超过o．4。当车辆的柔度系数大于0．4时需采取措施增加抗侧滚刚度，如采取外侧悬挂或安装抗侧滚扭杆等。我国铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范(GB5599—85)、高速试验列车客车强度及动力学规范(95J01一M)均未对柔度系数作出规定，而高速试验列车动力车强度及动力学规范(95J01一L)中则规定动车的最大柔度系数不得超过0．28。由于我国现有标准没有对客车和轨检车的柔度系数作出要求，故只能参照UIC标准计算其柔度系数，确定是否安装抗侧滚扭杆。根据UIC505—5柔度系数定义如下：当车辆停在超高为D的线路j

5、=时，在弹簧上的车体要倾斜，并与轨面的垂线间形成印角，砷角与线路超高角6之比{为车辆柔度系数，用S来表示。按U1C505—5规程，柔度系数的计算公式如下：。(-一瓢，一觜)+豢(t+箍+鑫)⋯磴一[嚣一(-+器》㈩刮1-'％斧)”’式中：G，、G：——转向架簧上部分、车体钓重量<Ⅳ)；c．、C。——车辆一侧的一系、二系悬挂垂向刚度(N／m)；6．、b2——、二系弹簧横向跨距之半(m)；h，、h：、h3——转向架簧上部分重心、车体重心、二系簧支承面距旋转中心的高度(m)。抗侧滚扭杆刚度对柔度系数的影响如图1所示。其中，抗侧滚扭杆刚度为0表示车辆系统不安装抗侧

6、滚扭杆。对装用SW一160型转向架的25K型客车，不安装抗侧滚扭杆时，空车状态下S=O．34，重车状态下S=O．36。车辆柔度系数满足UIC规定要求。可考虑取消抗侧滚扭杆以篱化转向架结构，降低转向架制造和维修成本。对200km／h双层轨检车来说，在无抗侧滚扭杆工况下S=o．39，已经接近UIC规定的限度值。从计算结果来看，随着抗侧滚扭杆刚度的增大，车辆的柔度系数降低．但当抗懊《滚扭杆刚度达到1．5MN·m·rad’1后，车辆的柔度190051．O1．52．0抗侧攘扭杆目幢(MN．mmd‘1)(a)装用SW一160型转向架的25K型车o5J．o1520抗侧攘

7、扭杆刚度(MNmraftl‘)(b)200km／h双层双层轨检车图1柔度系数和抗侧滚扭行刚度之间的关系0864208Sn最懈煺噼3抗侧滚扭杆刚度对车辆动力学性能的影响3．1计算说明车辆系统的动力学计算模型如图2所示。在不考虑车体、构架及轮对的弹性变形时，车辆系统可视为一个多刚体、多自由度的非线性系统。建立车辆系统的动力学仿真模型时，充分考虑了轮轨接触几何非线性、轮轨蠕滑力一蠕滑率的非线性、二系横向止挡的非线性、抗蛇行减振器阻尼的非线性以及二系横向阻尼的非线性。建模时，为了精确模拟车辆系统的动力学性能，计算中考虑了将车辆横向运动和垂向运动耦合起来的动力学模型

8、，系统各刚体的自由度共计35个，如表1所示。表1客车动力学计算模型