基于铁道车辆振动加速度的轴承载荷反演研究

摘要：

轴承作为高速列车传动系统中的关键部件,一旦发生故障会直接影响高速列车的运行安全.准确获取轴承在高速列车运行过程中的动载荷,能够为轴承的前期设计、疲劳寿命与服役性能研究提供真实的边界输入,具有重要的工程实际价值.推导了考虑Maxwell减振器模型和转臂轴箱装置的18自由度垂向与21自由度横向车辆动力学模型,进而确定车辆系统空间状态方程,在卡尔曼滤波框架下提出一种由高速列车车辆振动加速度反演轴承载荷的方法.最后利用SIMPACK软件建立整车动力学模型,分别施加典型的轨道不平顺随机激励与车轮多边形周期性高频激励对该方法进行验证.研究结果表明:反演得到的轴承横垂向载荷与仿真值的时频域变化趋势以及幅值具有较好的一致性.在轨道不平顺激励下各轴箱轴承垂向相关系数均大于0.7,横向相关系数均大于0.6;在车轮多边形高频激励下轴承垂向相关系数为0.97,横向相关系数为0.96;在轨道不平顺与车轮多边形激励共同作用下轴承垂向相关系数为0.79,横向相关系数为0.77.综上,该轴承载荷反演方法在传统车辆模型的基础上考虑了轴箱轴承本身的运动,具有较高的反演精度和线路适应性,能够获取准确的轴承载荷,为轴承的剩余寿命研究、结构设计与优化提供数据基础.

关键词：高速列车、卡尔曼滤波、轴承载荷、反演

所属期刊栏目：20

分类号：U270.1+1(车辆工程)

资助基金：国家自然科学基金U21A20168

在线出版日期：2023-07-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：1983-1993