车辆垂向模型悬挂参数优化分析(3)

模型化处理时,一般遵循以下原则: 一、忽略影响程度较小的因素 模型化时,应该忽略一些对现象不发生影响的因素和影响很小的因素。由于会出现很多


模型化处理时,一般遵循以下原则:

一、忽略影响程度较小的因素

模型化时,应该忽略一些对现象不发生影响的因素和影响很小的因素。由于会出现很多无法判断的情况,因此在模型化初期,因尽量多考虑一些因素,然后考察各因素的影响度,最后选择一些必要因素进行模型化。

二、忽略轨道振动

 实际上,车辆在轨道上运行时,轨道会因受到轮轨作用力而产生变形,同时车辆又将受到轨道变形的影响,这样车辆和轨道之间就会形成一个相互作用、相互影响的耦合系统。但是,根据不同的研究目的,通常可以将这种相互影响仅看作单方向的影响就足以满足研究目的的要求。

当必须考虑到形成波状磨损等车辆与轨道间相互影响的情况时,在进行车辆的模型试验时,从非常简单到极其复杂的部分,根据研究目的的不同,进行区分。

三、依据研究目的选择合适的自由度

依据研究的目的和对象的不同,可以对系统部件自由度予以取舍,尤其是只研究垂向振动时,可以只选择与垂向运动有关的自由度如浮沉、点头等,而忽略横向自由度如横移、摇头等。另外,在建模时还可以将明显存在耦合的上下、仰俯和前后系统划为一组,而把横移、滚动和摇头划为一组,切断这两组之间的相互影响并分别进行模型化。

四、线性化和非线性化处理

如果能够进行适当的线性化而不影响所研究问题的本质,则可使以后的处理变得非常的简单,并进行良好的预测研究。

线性化方法,既有通过对位移与动力特征、速度与动力特征之间平衡点的不同侧重而计算出等效常数的方法,又有从能量角度出发通过计算等效常数来实现的方法。模型中有些特征则需要非线性处理方能得到更为准确的振动结果,如轮轨接触关系、横向止挡、摩擦式减振器和液压式减振器的阻尼特性等。因此,对某些部件是线性化还是非线性化,需要做较为全面的权衡。

五、集中质量化与弹性化处理

通常,建立用于研究车辆或列车动力学特征的数学模型时,系统中除弹性元件外各部件如车体、构架、轮对等都视为刚体,只有在分析其结构弹性振动或弹性变性时才考虑其弹性。

即,构成车辆的各个部件都是分布质量系统,但在模型化时常常将其近似为一个质量集中的集中质量系统。如果能够从分布质量系统近似为一个集中质量系统,则振动方程式可从偏微分方程变成常微分方程,就能够减少要处理的自由度。然后,在评价由车体的弹性振动而引起的乘坐舒适度问题时,则必须将车体作为一个分布质量系统来考虑其弯曲弹性振动问题。

六、部件与弹簧装置系统模型化方法

在轮对、构架、车体的结合部分,实际上有轴箱弹簧、空气弹簧、减振器、连杆机械等,但这些部件的特征通常模型化为弹簧和减振器。空气弹簧除了有弹性作用外,还有具有衰减作用,所以可以将其视为弹簧和减振器的并联系统;在轮对与转向架联结中,上下方向有轴箱弹簧作用,而前后、左右方向被弹性元件约束。这些动态特征可认为是线性的,在进行详细处理时,要考虑松动和间隙的存在、弹簧的非线性特征、减振器的摩擦特性、可动部分的挡块非线性特性等。

七、车辆系统各主要部件质量处理

动力学模型时,一般以车辆悬挂系统为分界面,将车辆质量分为三大部分。对于客车系统,轮对部分质量为轴箱悬挂以下所有质量,主要包含的质量有:两个车轮质量、车轴质量、制动盘质量、电机或齿轮箱质量、轴箱质量以及定位装置质量等;构架质量为轴箱悬挂以上和中央悬挂以下的质量,主要包括构架质量、构架上各种支吊座质量、制动装置质量、中央悬挂质量以及各种布置在构架上的各种管线质量;车体质量为中央悬挂以上质量,主要包括车体质量以及车体底架各种吊挂件质量等。对于火车系统,仍可按弹簧界面处理为轮对质量、侧架质量以及车体质量等。