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铁道车辆系统动力学.

上传者:2****5 2022-06-25 16:51:20上传 PPT文件 19.72MB
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1、第二章 铁道车辆动力学性能第一节 铁道车辆动力学性能概述第二节 车辆运行平稳性第三节 车辆运行稳定性(安全性)第四节 转向架主要部件的动强度第五节 车辆蛇行运行稳定性2.1 铁道车辆动力学性能概述1. 车辆运行平稳性车辆运行平稳性(一)客车:旅客乘坐的舒适性(一)客车:旅客乘坐的舒适性 评价指标:评价指标:平稳性指标、平均最大振动加速度平稳性指标、平均最大振动加速度、疲劳时间、疲劳时间、 在曲线上舒适性、等舒适度曲线、动荷系数等指标在曲线上舒适性、等舒适度曲线、动荷系数等指标(二)货车:确保运送货物的完整性(二)货车:确保运送货物的完整性 评价指标:评价指标:平稳性指标、最大振动加速度平稳性指

2、标、最大振动加速度 平均最大振动加速度平均最大振动加速度、动荷系数等指标、动荷系数等指标2. 车辆运行安全性车辆运行安全性(一)倾覆系数(一)倾覆系数(二)脱轨系数(二)脱轨系数 (1)车轮脱轨系数)车轮脱轨系数 (2)轮对脱轨系数)轮对脱轨系数 (3)轮重减载率)轮重减载率 (4)车轮跳轨)车轮跳轨 (5)横向力允许限度)横向力允许限度(三)柔度系数(三)柔度系数(四)车辆曲线通过性能(四)车辆曲线通过性能2.1 铁道车辆动力学性能概述3. 转向架主要部件的动强度转向架主要部件的动强度 转向架的摇枕、构架(侧架) 动力系数 疲劳破坏2.1 铁道车辆动力学性能概述4. 相关标准相关标准1 GB

3、 T 5599-1985 铁道车辆动力学性能评定和试铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范;验鉴定规范;2 200 km/h及以上动车组动力学性能试验鉴定方法及评定标准。3 TB T 2542-2000 铁路机车车辆振动试验方法(JIS E4031-1994);4 TB T3058-2002 铁路应用 机车车辆设备冲击和振动试验(IEC 61373:1999); IEC国际电工委员会;JIS 日本工业标准;2.1 铁道车辆动力学性能概述4. 相关标准相关标准4 UIC 518 铁路车辆动力学性能、行车安全性、轨道疲劳和运行品质的试验及验收;5 UIC513 铁道车辆旅客振动舒适性评定指南;6 A

4、AR M-1001 新造货车运用性能的试验和分析 ;7 EN 14363 铁路应用 铁路机车车辆运行特性验收试验 运行特性试验和静态试验 UIC国际铁路联盟;AAR 美国铁路协会。 2.1 铁道车辆动力学性能概述2.2 平稳性评定标准 平稳性平稳性主要是指客车上旅客的乘坐舒适度、货车上装运货物的完整性。主要的评价参数是车体上规定位置的各方向的振动加速度振动加速度,将其统计处理后得到评价指标值。 各国都有自己的评价体系,例如我国的GB5599-85;UIC513;ISO2613;日本、英国等各国的评价标准。 我国现在采用改变了的Sperling指标,在高速车和出口车辆平稳性计算中还采用Wz值(S

5、perling指标)、Nmv值(舒适度指标)。 Sperling等人提出影响车辆平稳性的两个重要因素:(1)位移对时间的三次导数:加速度变化率(2)振动时动能的大小:az 在一定意义上代表力的变化率 ,F的增减变化引起冲动的感觉。 30max2 fzz dcccEfzMzMzM202022212121cdMEfz2220一、一、 Sperling (斯佩林)平稳性指数:(斯佩林)平稳性指数:z 2.2 平稳性评定标准Fma0sinzzt3052030222zffzfz 1010353010305896. 07 . 22fFfafFfzfFzfW将反映冲动冲动和反映振动动能振动动能两项的乘积作为

6、衡量标准来评定车辆运行品质 一、一、 Sperling (斯佩林)平稳性指数:(斯佩林)平稳性指数:20202 fzza加速度幅值,cm/s-2 根据人体对振动疲劳感受不同,由实验获得的频率修正函数 Ff2.2 平稳性评定标准 Ff一、一、 Sperling (斯佩林)平稳性指数:(斯佩林)平稳性指数:0.5-5.9 单增f2325. 0f5.9-20 单减2400/ f201垂向振动0.5-5.4 单增20.8f5.4-26 单减 2650/ f261横向振动2.2 平稳性评定标准一、一、 Sperling (斯佩林)平稳性指数:(斯佩林)平稳性指数: 上式只适用于一种频率一个振幅的单一振动

7、。但实际车辆在线路上运行时的振动频率和振幅都是随时间变化的。因此在整理车辆平稳性指数时,把实测的车辆振动加速度记录,通常按频率分解,进行频谱分析,求出每段频率范围的振幅值,然后对每频段计算各自的平稳性指数,然后再求出全部频段总的平稳性指数 :1 . 010102101)(ntotWWWW2.2 平稳性评定标准 我国主要采用Sperling的平稳性指数来评价车辆的平稳性等级。 GB5599-85规定,客车用距离1、2位心盘一侧横向偏离1m处地板面上、货车用在1或2位心盘内侧距心盘中心线小于1000mm的车体底架中梁下盖板上的的横向及垂向加速度,来统计计算客货车垂直、横向平稳性指标,最大加速度和平

8、均加速度。新造客车、货车的横向及垂向平稳性指标应满足GB5599-85的良好标准。一、一、 Sperling (斯佩林)平稳性指数:(斯佩林)平稳性指数:2.2 平稳性评定标准一、一、 Sperling (斯佩林)平稳性指数:(斯佩林)平稳性指数:地板面上布置测点前进方向前转向架中心后转向架中心1mGB5599-85 客车测点客车测点2.2 平稳性评定标准一、一、 Sperling (斯佩林)平稳性指数:(斯佩林)平稳性指数:底架中梁下盖板上布测点前进方向前转向架中心后转向架中心1mGB5599-85 货车测点货车测点2.2 平稳性评定标准一、一、 Sperling (斯佩林)平稳性指数:(斯

9、佩林)平稳性指数: 平稳性等级平稳性等级 平稳性指标分横向和垂向,平稳性等级是一样的。 客车 货车 W2.5 优 W3.5 优 W2.75 良好 W4.0 良好 W3.0 合格 W4.25 合格2.2 平稳性评定标准一、一、 Sperling (斯佩林)平稳性指数:(斯佩林)平稳性指数:4060801001201401601802002202401.41.51.61.71.81.92.02.12.22.32.42.5平稳性指标运行速度/(km/h) 横向平稳性指标 垂向平稳性指标车辆平稳性指标和车速的关系2.2 平稳性评定标准二、二、舒适性舒适性(Nmv)指标指标: 舒适性指标分简化方法和完全

10、方法,一般仿真计算采用简化方法。其测点如下图:前进方向前转向架中心后转向架中心2.2 平稳性评定标准二、二、舒适性舒适性(Nmv)指标指标: 舒适性指标的计算方法和Sperling指标计算方法不同。 首先得到各测点的纵向纵向、横向横向和垂向加速度垂向加速度时间历程; 对时间历程按5s分成至少60个数据段; 再对每数据段进行傅立叶变换和频域加权(或滤波); 求每段数据各方向的最大加速度; 对各方向各段加速度最大值取95%的最大值,再按以下公式计算:2229595956ddbWWWMVpxpypzNaaaa加速度均方根加速度均方根2.2 平稳性评定标准二、二、舒适性舒适性(Nmv)指标指标: 舒适

11、性的等级舒适性的等级 NMV1 最佳舒适性 1NMV2 良好舒适性 2NMV4 中等舒适性 4NMV5 不好舒适性 5NMV 极差舒适性 舒适性和平稳性指标的差异 1. 测量点和测量的加速度不同; 2. 计算方法不同; 3. 评价方法(有无纵向)和等级不同;2.2 平稳性评定标准 GB5599-85规定:货车车体:货车车体:横向最大振动加速度0.5g;垂向最大振动加速度0.7g。 我国规定用最大加速度来确定货车的限制速度。在100km的试验区段内,按规定标准测定货车通过直道、弯道、车站侧线时的最大振动加速度,在货车限制速度范围内超限加速度不应大于3个。若超限加速度大于3个,则应重新规定试验货车


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