基于辅助空间的空气弹簧非线性模型-论文.pdf

《基于辅助空间的空气弹簧非线性模型-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第35卷，第3期中国铁道科学V01．35No．32014年5月CHINARAIL、YSCIENCEMay，2014文章编号：1001—4632(2014)03-0083-07基于辅助空间的空气弹簧非线性模型池茂儒，高红星，张卫华，朱曼昊，曾京，邬平波(西南交通大学牵引动力国家重点实验室，四川成都610031)摘要：在连接管路与节流孔之间设置1个辅助空间，以解决以往空气弹簧非线性模型中不能处理节流孔与连接管路之间衔接的问题。按此建模思路，基于流体力学和热力学理论，根据节流孔、连接管路、差压阀和高度控制阀进出气体的质量流量相等原则，建立空气弹簧非线性模型(简称TPL-ASN模型)。采用自编的基于

2、TPL_ASN模型的空气弹簧动态特性仿真软件(简称ASDS软件)对某高速动车组的空气弹簧系统进行静、动特性仿真分析，并与试验结果以及基于Krettek空气弹簧非线性模型和Docquier空气弹簧非线性模型的仿真结果进行对比。结果表明：Docquier空气弹簧非线性模型和Krettek空气弹簧非线性模型的仿真结果与试验结果存在较大差异，而TPL-ASN模型的仿真结果与试验结果相吻合，能够准确模拟空气弹簧系统的非线性动态特性。关键词：空气弹簧；动态特性；车辆动力学；非线性；辅助空间；节流孑L；连接管路中图分类号：U271．91：270．331．5文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn

3、．1001—4632．2014．03．13为了准确分析空气弹簧特性对车辆动力学性能体通过管路与附加空气室连接，但没有对节流孔建的影响，必须建立准确的空气弹簧模型。学者模，仅将节流孔的阻尼特性等效施加到管路的阻力们D-33对空气弹簧的等效模型和线性模型的研究发系数中。在Krettek模型和Docquier模型中之所以现，这些传统模型并不能完全反映空气弹簧的非线或缺少连接管路、或缺少节流孔，主要是因为将节性特性，因此又对空气弹簧的非线性模型开展了大流孔和连接管路直接衔接在一起建模存在一定量的研究工作[4]，并在工程中得到了一些应用，困难。比较著名的有动力学仿真软件ADMAs／RAIL中为解决此难

4、题，本文在连接管路与节流孔之间的Krettek空气弹簧非线性模型(简称Krettek模设置1个辅助空间，起到过渡气室的作用，这样就型)和多体动力学分析软件SIMPACK中的Doc—可以将节流孔和连接管路同时放在1个空气弹簧模quier空气弹簧非线性模型(简称Docquier模型中考虑，按照这一建模思路建立的空气弹簧模型型)[Ⅲ]。称之为“辅助空间法空气弹簧非线性模型”，简称Krettek模型和Docquier模型分别如图1(a)为TPL-ASN模型，如图1(c)所示。和图1(b)所示。图中：z为空气弹簧本体的扰度。由图看出：在Krettek模型中，空气弹簧本体1模型的建立通过节流孔与附加空气

5、室连接，但没有对连接管路建模，仅将连接管路的阻尼特性等效施加到节流孔在建立TPL-ASN模型时，既要考虑差压阀和的缩流系数中；在Docquier模型中，空气弹簧本高度控制阀的影响，又要考虑空气弹簧与外界的热连接管路(a)Krettek模型(b)Doequier／~型(c)TPL．ASN模型图1空气弹簧模型示意图收稿日期：2013—07—20；修订日期：2013—12—26基金项目：国家自然科学基金重点资助项目(61134002)；国家“九七三”计划项目(2011CB711100)；教育部创新团队项目(IRTl178)作者简介：池茂儒(1973一)，男，四川通江人，研究员，博士研究生导师。中国

6、铁道科学第35卷量交换情况，还要考虑节流孔和连接管路的强非线性特性，并需要增加对辅助空间的建模。o．s45()()+1．1节流孔子模型4．6⋯(寥)827(爱)。由于气体流经节流孔时与孔壁接触面积小，而式中：Cq为节流孔的流量系数。且流动速度快，此时可以将气体的流动视为一维等1．2连接管路子模型熵流动，根据伯努利方程可以推导节流孔缩流处的在现有的空气弹簧模型中均忽略了连接管路中气体流速为气体的质量。实际上，在高频激励下连接管路中气：{告[一(裳)])吉㈩体的加速度很大，虽然其质量小，但是总的惯性力式中：P为节流孔上游气室内气体的绝对压力；却很大，因此不能忽略气体的质量，一旦忽略则会为节流孔下

7、游气室内气体的绝对压力；为气导致仿真结果与实际结果差别较大。根据赫姆霍兹体的泊松比；pu为节流孑L上游气室内气体的密度。(Helmholtz)效应，连接管路中的气体可以被模根据理想气体状态方程、绝热方程以及式(1)拟成1个质量和体积固定不变的气体质量块，假定可获得节流孔的理论通用质量流量q～为气体质量块流进空气弹簧本体时其位移为正，根据伯努利方程可以获得气体质量块的状态方程为qmorl却{告志[(象)吾一()