车辆系统动力学第十讲.ppt

二、动力型激扰 对于有缝轨道，接头区域的动力不平顺具有周期性，但非接头区域的动力不平顺是随机的。 为了消除钢轨接头，就出现了将普通钢轨连续焊接起来的无缝钢轨。 无缝线路的动力不平顺完全是随机的，它没有确定的形状和规律。 与有缝线路相比，无缝线路的动力不平顺明显要小。 动力不平顺具有波状特征，其波长值在1m左右到数十米甚至数百米之间变化，其波幅值可在几毫米到十几毫米甚至更大的数值之间变化。 道岔区道砟难以捣固得十分均匀，因而每根岔枕下的道床密度和弹性不尽相同，当受载车轮在其上滚动时，就将“陷入”这一不平顺之中，但在车轮远离之后，弹性不平顺即行消失。 道岔区具有较强的弹性不平顺，它只有在车辆运行条件下才出现。 下图是车辆通过12号可动心轨式单开提速道岔时，第1位轮对下钢轨下沉量响应。可见，在道岔区不同位置，钢轨下沉量存在较大差异。这也说明，道岔区弹性不平顺和几何不平顺不同，它是无法看到的，只能在车辆运行条件下出现。 三、随机性激扰 在线路的平直道区段，钢轨并不是呈理想的平直状态，两根钢轨在高低和左右方向相对于理想的平直轨道呈某种波状变化而产生偏差，这种几何参数的偏差就称为轨道的不平顺。 轨道上在没有车轮载荷作用时所呈现的不平顺称为静态不平顺。 车辆沿轨道运行时，轨道在车轮载荷作用下沿长度方向每点呈现不均匀的弹性下沉，由此而形成的轨道不平顺称为动力不平顺，通常简称为不平顺。 轨道不平顺对车辆系统是一种激励函数（输入），它是产生车辆各种振动响应（输出）的主要根源。 1、轨道随机激扰种类 在直线区段，轨道不平顺有下列四种类型： 轨道垂向不平顺 轨道水平不平顺 轨道方向不平顺 轨距不平顺 （1）轨道垂向不平顺 轨道高低变化是垂直方向的不平顺，是指钢轨表面在同一轮载作用下所形成的沿长度方向的高低不平。 轨道垂向不平顺的数值以左右轨的平均值来表示。 轨道垂向不平顺激起车辆的垂向振动，并能使轮轨间产生很大的垂向动作用力。 （2）轨道水平不平顺 直线上的轨道水平不平顺是指左右轨对应点的高差所形成的沿轨长方向的不平顺。 轨道水平不平顺是引起机车车辆横向滚摆耦合振动的重要原因。 （3）轨道方向不平顺 轨道方向不平顺是指左右两根钢轨沿长度方向在横向平面内呈现的弯曲不直。 轨道方向不平顺激发轮对产生横向运动，是引起机车车辆左右摇摆和侧滚振动的主要原因。 （4）轨距不平顺 轨距不平顺是指左右两轨的轨距沿轨道长度方向上的偏差，数值是： 轨距不平顺是由左右两轨的方向不平顺派生的，轨距大小对轮轨磨耗和车辆运行稳定性及安全性有一定影响。 2、轨道不平顺限值管理 轨道随机不平顺，将增大轮轨间相互作用，造成车辆运行稳定性和乘坐舒适性下降。必须对不平顺值加以限值。 在线路方面控制列车行车速度的主要因素有两个：一是线路的平纵断面，而是轨道的平顺性。 如果轨道的平顺状态不良，轨道不平顺激起的轮轨作用力和列车振动就会随着车速的提高而急剧增大，严重时会导致列车脱轨。 第八章 轨道激扰与轨道谱 主要内容： 第一节 铁路轨道基本构造基本特性 第二节 轨道不平顺形式 第三节 轨道不平顺功率谱 第四节 轨道不平顺数值模拟 第五节 线路条件对车辆系统振动影响 轨道几何形状的变化是引起车辆系统各种动态响应的主要原因。本章在介绍轨道确定性激扰后，给出了随机性激扰类型以及目前常用轨道。最后，在测试结果基础上，分析不同轨道激扰对轴向载荷的影响，由此表明车辆系统载荷与轨道状态密切相关。 第一节 铁路轨道构造基本特性 车辆运行时产生的振动对其走行部分和其他重要零部件的强度、运行平稳性和稳定性有着重要的和决定性的影响。 轮轨间相互作用力的大小、轮对运行状态和车辆振动特性都与轨道特性直接相关。 铁路轨道由钢轨、轨枕、连接零件、道床及道岔等组成。 轨道的作用是引导列车运行，同时直接承受由车轮传来的机车车辆的重量并把它传递给路基或桥隧建筑物。 轨道分类： 直线和曲线轨道； 木枕轨道和混凝土轨道； 普通轨道和无缝轨道。 一、钢轨 定义：常用碳素钢或中锰钢制造，其断面为工字形，用以承受机车车辆车轮载荷，并将承受的载荷传给轨枕；同时为车轮的滚动提供连续、平顺的表面和引导车轮运行，这种轨道部件称为钢轨。 钢轨的种类通常以每米钢轨的重量表示。 我国标准钢轨的长度定位12.5m及25m两种。 目前我国铁路上采用的主要钢轨有60kg/m、50kg/m两种。 对于有缝轨道，钢轨接头处用鱼尾板及螺栓进行连接，以保持轨线连续，并预留轨缝以适应钢轨热胀冷缩需要。 二、轨枕 轨枕承受来自钢轨的各种压力，并将其传布于道床，同时有效地保持轨道的轨距、方向和位置。 轨枕经历了木枕到混凝土轨枕的过程。 木枕的优缺点： 优点：弹性好，可显著的减小轮轨间的动作用力，易于加工、运输、铺设及