某和諧型電力機車車輪運營中表現(xiàn)出較為嚴重的多邊形磨耗,對機車的零部件失效、乘坐舒適性和運行安全性產生較大影響。為研究車輪多邊形態(tài)下機車輪軌動態(tài)響應規(guī)律,基于SIMPACK軟件建立了考慮機車牽引行為和輪對、鋼軌等部件柔性的剛柔耦合動力學模型,利用機車振動試驗結果對模型進行驗證。研究了典型車輪多邊形階次、幅值和運行速度等對輪軌力和振動響應的影響,并分析了機車牽引行為對輪軌蠕滑率/力和車輪磨耗的影響。結果表明,速度等級為70 km/h時,車輪18階多邊形態(tài)下激發(fā)了輪對一階彎曲共振,出現(xiàn)了輪軌力波動大和機車異常振動的現(xiàn)象;機車牽引狀態(tài)下顯著增大了縱向蠕滑率的波動幅值,并提高了縱向蠕滑力,導致輪軌磨耗指數(shù)相比無牽引工況下大幅增加,加劇車輪多邊形磨耗的發(fā)展。 

【文章來源】：振動與沖擊. 2020,39(16)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

輪對模態(tài)分析結果

本文建立的鋼軌有限元模型長度為116 m,節(jié)點間距0.029 m,軌枕間距0.58 m。除在扣件處選取主節(jié)點外,在軌枕間距四等分點處也選取了主節(jié)點。鋼軌有限元模型和子結構模型模態(tài)分析階數(shù)達到600階,二者計算結果差異不超過1%。因此,在SIMPACK中建立柔性鋼軌模型可以選取較高的模態(tài)階數(shù),以期提高模型計算精度。2 模型驗證

為進一步分析剛性軌道模型和柔性軌道模型計算結果產生差異的原因,對軸箱垂向振動加速度時域結果進行FFT(Fast Fourier Transform)頻譜分析,得到了軸箱垂向振動頻域結果(見圖4(b))。由圖4(b)可知,兩種仿真模型計算出的軸箱振動幅值在0～100 Hz內一致,振幅大于100 Hz時,剛性軌道模型計算結果比柔性軌道模型大。該現(xiàn)象導致時域結果中剛性軌道模型計算出的振動加速度幅值比柔性鋼軌模型大,同時說明了模型中考慮鋼軌柔性變形對低頻動力學行為影響不大。柔性軌道模型對大于100 Hz的中高頻振動成分有顯著的衰減作用,有以下兩點原因:①鋼軌彈性柔性變形和振型阻尼的存在對輪軌間中高頻沖擊載荷具備緩沖作用;②扣件力元和阻尼衰減了輪軌沖擊。剛性軌道模型、柔性軌道模型計算結果與試驗結果的差異說明重載機車仿真預測模型建立過程中必須將鋼軌等部件視為柔性體,必須考慮關鍵部件柔性變形的影響。兩種仿真模型未能準確反映軌枕參數(shù)激振對軸箱振動響應的影響是因為模型對軌枕支撐作用進行了簡化,采用線性力元代替軌枕的支撐作用。機車現(xiàn)場振動試驗得到的軸箱振動頻域結果與柔性鋼軌模型一致,二者均充分反映了軸箱垂向振動特性。圖3(b)給出的車輪不圓度測試結果中,車輪偏心、12階、14階和18階多邊形現(xiàn)象比較明顯,根據(jù)車輪多邊形通過頻率與多邊形階次關系

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3624748