基于虚拟激励法的轨道车辆垂向振动响应分析.pdfVIP

第33卷，第2期 中 国 铁 道 科 学 V01．，33No．2 2012年3月 CHINARAILWAYSCIENCE March，2012 文章编号：lOOl一4632(2012)02—0089—06 基于虚拟激励法的轨道车辆垂向振动响应分析 孟建军1’2，杨泽青3，蒲光华1，胥如迅1 730070 (1-兰州交通大学机电工程学院，甘肃兰州 2．甘肃省轨道交通装备系统动力学与可靠性重点实验室，甘肃兰州 730070； 3．河北工业大学机械工程学院，天津300130) 摘要i针对传统的随机振动分析方法计算复杂、计算量大的问题，提出采用虚拟激励法求解轨道车辆的 垂向振动响应，建立某型车辆的垂向动力学模型，求解车辆的垂向振动响应并验证模型的正确性。与传统求解 方法的计算结果比较表明，虚拟激励法适合于求解车辆的垂向振动响应，并且计算简单。在频域内对车辆垂向 振动响应的分析表明：随着车辆运行速度的提高，车体、前后转向架以及一位轮对的垂向加速度的功率谱密度 和振动主频均增大，轮对的垂向振动经一系悬挂传到转向架，再经二系悬挂传到车体，其振动频率，降低，振 动幅值迅速减小，传到车体上时振动已变得很弱；15Hz时，车体、前后转向架和一位轮对垂向加速度的功 率谱密度均随着一系阻尼器两端橡胶节点刚度与一系弹簧刚度比值的增大而增加，尤其是车体和前后转向架的 垂向加速度的功率谱密度变化更为明显，因此降低橡胶节点的刚度有利于提高车辆运行的平稳性。 关键词：虚拟激励法；轨道车辆；垂向振动；轨道高低不平顺；随机振动；功率谱密度 中图分类号iU270．11文献标识码：A 1001—4632．2012．02．16 doi：10．3969／j．issrL 传统的随机振动分析方法计算复杂、计算量 位移；Z以，Z如，Zw。和乙分别为4个轮对的垂向 大、求解时问长。20世纪80年代初林家浩教授提位移；Zk，，Z品，Z厶和Zk4分别为4个轮对的垂向 出1种方便、高效的随机振动分析方法——虚拟激 轨道高低不平顺；Ztl。，ztld，磊。，乙d，Z。3。， 励法，已广泛用于多种随机激励的结构振动分析 中[1。7]。轨道车辆垂向随机振动存在如下特点：轨系和二系阻尼器两端橡胶节点的垂向位移；吼， 道上任意前后轮对受到相同的轨道随机高低不平顺 蛾·和吼分别是车体、前转向架和后转向架的点 的激励，但其问存在某一时间差。本文根据该特 头角；K。和Kz分别为一系和二系弹簧的刚度； 点，研究将虚拟激励法应用于车辆垂向随机振动的 K。为轮轨接触刚度；KN，和KNz分别为一系和二系 分析中，并在频域内分析车辆垂向振动的响应。 车辆垂向动力学模型 轨道车辆的垂向振动系统常常被简化为空间内 由线性弹簧与阻尼连接的多自由度振动系统阻9|， L _J乙 但忽略了车辆阻尼器两端的橡胶节点[10|，而该节 点能吸收和隔离部分高频振动。本文考虑轨道车辆 存在橡胶节点，以二系悬挂的四轮对轨道车辆为研 究对象，以轨道随机高低不平顺为激励，建立轨道 车辆的垂向改进模型，如图1所示。图中：Zc， 乙·和乙分别是车体、前转向架和后转向架的垂向 图1轨道车辆的广义Ruzicka隔振系统的改进模型 收稿日期：2011—05—20；修订日期：2011—10-05 基金项目：教育部春晖计划项目(Z2006—1—62003) 作者简介：孟建军(1966一)，男，河南淮阳人，教授，博士研究生。 万方数据 中国铁道科学