基于能量法的轮对蛇行运动稳定性

摘要：

为了分析轮对蛇行运动的形成机理与能量传递机制,基于车辆系统动力学理论推导了轮对蛇行运动的能量表达式;借助轮对运动参数的相位关系和能量表达式,确定了轮对蛇行运动过程中各部分所做的功及其对应的能量传递路线;通过数值仿真计算不同参数条件下的输入能量,对比了踏面等效锥度、轮对质量、一系悬挂刚度与重力刚度等参数对轮对稳定性的影响规律.研究结果表明:蠕滑力和锥形踏面的协同作用是轮对产生蛇行运动的根本原因,蠕滑力中的刚度项通过调节纵、横向蠕滑率向轮对系统横向运动输入能量,蠕滑力中的阻尼项耗散轮对系统的能量;当输入能量大于耗散能量时,轮对蛇行运动发散,当输入能量小于耗散能量时,蛇行运动收敛,当输入能量等于耗散能量时,轮对做等幅周期运动;增大轮对质量和车轮踏面等效锥度不利于轮对的稳定性,增大一系悬挂纵、横向刚度对轮对稳定性有利;踏面等效锥度对轮对稳定性的影响最大,当锥度由0.15增大到0.20时,输入能量增大了约9.5倍;一系悬挂刚度的影响次之,刚度由75 kN·m-1增大到100 kN·m-1时,输入能量减小了约60％;轮对质量影响最小,轮对质量由1 000 kg增大到2 100 kg时,输入能量增长了约1.1倍;在锥形踏面下,重力刚度对轮对稳定性的影响可以忽略.

关键词：车辆工程、轮对、能量法、蛇行运动、稳定性、蠕滑力

所属期刊栏目：18

分类号：U270.11(车辆工程)

资助基金：国家自然科学基金项目51475390,U1434201

在线出版日期：2018-08-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：82-89