基于辅助空间的空气弹簧非线性模型.pdfVIP

第35卷，第3期 中 国 铁 道 科 学 V01．35No．3 2014年5月 CHINARAILWAYSCIENCE May，2014 文章编号：i001—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 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；节流孔；连接管路 中图分类号：U271．91：270．331．5 文献标识码：A 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[1-33对空气弹簧的等效模型和线性模型的研究发 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[4．7|，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)[8Ⅲ]。 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 (a)Krettek模型 (b)Docquier模型 (c)TPL．ASN模型 图l空气弹簧模型示意图 收稿日期：2013—07—20；修订日期：2013—12—26 作者简介：池茂儒(1973一)，男，四川通江人，研究员，博士