抗蛇行油行减振器的非线性服役模型及其对电力机车动力学性能的影响

论文摘要

以电力机车及其所配置的抗蛇行油压减振器为研究对象,开展了抗蛇行油压减振器的非线性服役模型及其对电力机车动力学性能的影响研究。不同于传统的单阻尼或者Maxwell模型,本文提出了包括等效串联刚度元件、微小安装运行间隙元件和粘性阻尼元件在内的抗蛇行油压减振器在服役状态下的非线性概念模型,并以此概念为指导,又建立了抗蛇行油压减振器详细的非线性参数化服役模型；基于台架试验验证该模型的正确性、鲁棒性,并研究了各种服役参数对减振器阻尼特性的影响。对电力机车进行了数学建模和多体动力学建模研究,并验证了所建立模型的正确性；基于所建立的多体动力学分析模型,研究了抗蛇行油压减振器的服役参数对电力机车动力学性能的影响,研究结果表明：减振器等效串联刚度和安装运行间隙量对机车临界速度有显著的影响,对平稳性有一定的影响,但对曲线通过性能几乎无影响。本文所提出的服役模型概念以及所得出的有关结论可用于铁道车辆油压减振器本身的优化设计和机车车辆悬挂系统的动态设计,并建议在工程维护中制定有关标准,以有效控制减振器等效串联刚度和安装运行间隙量对车辆动力学的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 油压减振器在现代机车车辆上的应用
• 1.2.1 油压减振器的分类
• 1.2.2 油压减振器的应用
• 1.3 油压减振器数学模型的研究概况
• 1.4 铁路高速化带来的问题
• 1.5 本文研究内容及方案
• 1.5.1 研究内容与特点
• 1.5.2 研究方案
• 第2章 抗蛇行油压减振器的服役参数化建模
• 2.1 油压减振器的服役参数化建模
• 2.1.1 服役模型概念
• 2.1.2 油液动态特性建模
• 2.1.3 减振器流量损失建模
• 2.1.4 减振器阻尼阀系统流量-压力特性建模
• 2.2 试验验证与阻尼特性仿真研究
• 2.2.1 试验验证
• 2.2.2 减振器服役参数敏度分析
• 2.3 本章小结
• 第3章 六轴机车蛇行运动稳定性分析数学建模
• 3.1 物理模型与自由度
• 3.2 受力分析
• 3.2.1 蠕滑力
• 3.2.2 重力刚度和重力角刚度
• 3.2.3 机车受力分析
• 3.3 机车蛇行运动稳定性方程
• 3.4 本章小结
• 9电力机车多体动力学建模'>第4章 SS₉电力机车多体动力学建模
• 9电力机车-轨道系统物理模型'>4.1 SS₉电力机车-轨道系统物理模型
• 4.2 MBS建模
• 4.2.1 SIMPACK建模步骤
• 9电力机车建模的拓扑结构'>4.2.2 SS₉电力机车建模的拓扑结构
• 4.2.3 MBS建模
• 4.3 模型验证
• 4.3.1 名义力计算
• 4.3.2 轨道谱输入
• 4.3.3 仿真数据和线路试验数据的对比
• 4.4 本章小结
• 第5章 油压减振器服役参数对电力机车动力学性能的影响
• 5.1 研究方法
• 5.2 对电力机车非线性运动稳定性的影响
• 5.3 对运行平稳行的影响
• e的影响'>5.3.1 等效串联刚度K_e的影响
• gap的影响'>5.3.2 安装运行间隙L_gap的影响
• 5.4 对曲线通过性能的影响
• e的影响'>5.4.1 等效串联刚度K_e的影响
• gap的影响'>5.4.2 安装运行间隙L_gap的影响
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果