踏面磨耗下转臂定位刚度对车辆动力学性能的影响

摘要

为研究高速列车服役过程中轮轨磨耗对车辆动力学性能的影响,建立了车辆高维强非线性系统动力学模型,采用实测车轮踏面廓型表征轮轨接触几何关系,研究不同车轮磨耗状态下转臂定位橡胶节点刚度与车辆动力学性能之间的关联关系.结果表明:随着轮轨磨耗程度加剧,轮轨匹配等效锥度增大,导致车辆蛇行运动稳定性下降、运行平稳性和运行安全性恶化.转臂节点纵向刚度增大可以提高车辆临界速度、车辆横向平稳性和运行安全性,当增加到17.5 MN/m以上时,临界速度、横向平稳性和运行安全性趋于稳定;随着转臂节点横向刚度增大,车辆临界速度先增大后减小,大于5 MN/m时趋于稳定,最优值约为2.5 MN/m;转臂节点横向刚度对车辆横向平稳性影响较小;在小锥度时,车辆运行安全性随着转臂节点横向刚度增大而小幅降低,在大锥度时,车辆运行安全性随着转臂节点横向刚度增大而急剧恶化.综上,为适应不同等效锥度,转臂节点纵向定位刚度选取范围建议为5～17.5 MN/m,横向定位刚度选取范围建议为2～5 MN/m.