第十章铁道车辆的运行性能.ppt

第九章：铁道车辆的运行性能 对铁道车辆运行性能或运行品质的评价，主要有两个方面： 一、运行平稳性，着重铁道车辆运行品质的 舒适性； 二、运行稳定性，着重铁道车辆运行的 安全性。 各种振动是影响车辆运行品质的主要因素。 振动产生的原因及规律 改进铁道车辆运行品质的思路和措施。 10.1　引起车辆振动的原因 1、与轨道有关的激振因素 钢轨接头处的轮轨冲击 （1）由接头处速度方向变化引起的冲量S S＝q△V＝qVαθ 　 q：簧下质量 △V：速度变化量 Vα：接触时速度 θ：前后轮轨接触点与轮心所张的角 （2）不同簧下质量引起的附加载荷△Q 当没有弹簧装置时△Q＝ 当有弹簧装置时△Q＝＋ + 　　 其中Q为轮轴荷重；q为簧下质量； 为经过不平顺处产生的垂向加速度， 该值可达5－10g ； K为弹簧装置的刚度。 2、轨道的垂向变形 轨头处的垂向变形大于轨道中间的垂向变形（10%－15%） 在有缝轨道上轮轨接触点轨迹用半个正弦波或一个余弦波简化： （也有用其它的周期函数） zt=- zt= 2 :一根钢轨的端部与中部下沉量之差 Lr:轨条长度 　t:自某初始位置经历的时间 　V：车辆运行速度 3、轨道的局部不平顺 轨道超高 顺波 横向变化 曲率半径变化 轨距变化 通过叉辙 局部磨损 局部隆起、下沉 温度引起的涨轨 4、轨道的随机不平顺 不平顺：实际轨道中心线与理想轨道中心线的偏差。 没有确定形式的不平顺，而只能用数学统计的方法来描述的情况，一般分为四种； （1）水平不平顺 在直线区段，铁路两股钢轨顶面不可能保持完全水平，而有一定的偏差，这个偏差称为水平不平顺。 正线及到发线上，同一处高差不应超过4㎜； 其它线上不应超过6㎜。 有两种水平误差： 　　一种是水平差：在相当长的范围内，一轨顶面始终高于另一轨。 　　一种是三角坑：如在18m内先是左轨高于右轨（3㎜），然后右轨高于左轨。 　　　这两种水平不平顺对车辆的危害程度不同，三角坑的危害更大。 （2）轨距不平顺 铁路实际轨距与名义轨距之间有一定的偏差，称为轨距不平顺。 无弄在直线或曲线上，容许偏差为 最宽不超过6㎜，最窄不小于2㎜。 （3）高低不平顺 轨道中心线上下的不平顺称为高低不平顺。 产生这类不平顺的原因： 路基捣固坚实程度、扣件松动、钢轨磨耗等。 长度在4m以下的高低不平顺会引起轮轨间很大的作用力。 （长度在100－300mm范围内有3mm的高低不平顺，当车辆以90km/h通过时，由不平顺产生的轮轨冲击力可达300kN左右，为轮轨静压力的三倍。而且很难用轨道检查车测得。） 大修后的线路要用10m长的弦线测量线路的高低不平顺。在正线上高低不平顺不得超过4mm，站线或专用线不得超过6mm. （4）方向不平顺 实际轨道中心线与理想轨道中心线的左右偏差称为方向不平顺。 这种偏差用10长的弦线测量其方向误差，正线不超过4mm，站线及专用线不超过6mm. 轨道谱： 轨道谱及作用 对测量记录的这些不平顺并用数理统计的方法整理，得出轨道的各种不平顺谱称为轨道谱。 轨道谱的作用：利用这些轨道谱可以计算机车车辆通过这些线路的随机响应，并可测算车辆的运行平稳性和结构疲劳性能，同时也可计算线路上所受的轮轨作用力。 10.2 与车辆结构有关的激振因素 1．车轮偏心 2．车轮不均重 3．车轮踏面擦伤 4．锥形踏面轮对的蛇行运动 自由轮对在轨道上的蛇行运动 有如下假定： （1）轮对与转向架之间无任何刚性或弹性约束，轮对单独的在轨道上滚动； （2）钢轨顶部呈刀刃状且是两根平行直线； （3）轮对是两个对称圆锥体，轮对在轨道上运行时，轮轨之间无任何相对滑动； （4）不计轮对上任何作用力和惯性力。 在上述假设下，只要轮对中心偏离轨道中心线，轮对就在横向产生正弦运动， 　　y=y0sin 这种运动称为自由轮对的蛇行运动。 轮对的蛇行运动的周期为 　　 蛇行运动的波长 　　 y0:轮对中心偏离轨道中心的初始值； y:轮对中心相对轨道中心的横移量； b:同一轮对左右车轮滚动圆跨距的一半； r0:车轮名义滚动圆半径； V：车辆运行速度 ； ：轮对蛇行运动的角频率＝ 10.2　轮对簧上质量系统的振动 10.3 车辆系统的振动 10.3．1车辆的自由度、广义坐标和振型 10.4 轮对的蛇形运动  蛇形运动 在轨道上，发生的摇头和橫摆运动的耦合 10.5.1车辆的运行品质及其评估标准 车辆的运行品质是从舒适性、完整性方面对车辆、转向架质量好坏进行评估的一个述语。 评估的方法： 1、动荷系数 2、车体加速度幅值 3、