城市轨道交通车辆动力学(第六章车辆动力学) .pptVIP

研究结果 这些限度是在对飞行员及汽车驾驶员进行大量测试研究后取得的。 人体对2Hz左右的水平振动很敏感，而对垂直振动4～8Hz最敏感。 在英法等欧洲国家也有取洛奇的疲劳时间评定法；在日本则采用等舒适度曲线法评定平稳性。 新车与运用后的车辆的轮轨关系，悬挂参数有所不同，其性能相应发生变化 因而不仅需要对新车平稳性或其他性能提出要求，运用一段时期的车辆也必须达到适当的平稳性指标。 要求在设计中采用的结构参数必须确保在车辆整个运用期内有稳定而优良的动力学性能 二、车辆运行安全性及评定指标 城轨动车组运行时，受到外界或内在因素产生的各种作用，在最不利因素组合下可能丧失车辆安全运行的基本条件，从而造成轮轨分离，车辆脱轨或倾覆的恶性事故。因而研究运行安全性及其评定标准很重要 。 1．轮对脱轨条件及评定指标 车轮脱轨系数 Q1/P1=1.0为第一限度，希望不超过的允许限度 Q1/P1=1.2为第二限度。是安全限度。 新车不能超过第一限度 车辆脱轨的作用力关系 轮对脱轨条件 表示为： H:转向架作用在轮对上的横向力 适用于低速脱轨过程 高速脱轨是由跳轨或蛇行失稳产生的，此时瞬时侧向力可以很大，因此Q1/P1的临界值与出现峰值瞬时力的时间Δt成反比。时间越短，允许的临界值可以大些。 2．轮重减载引起的脱轨条件 △P——左右轮重差； μ1、μ2、a1、a2——分别为左右车轮与轨头接触处的摩擦因数及接触角。 我国规定的允许限度为0.6 公式使用的具体条件 在使用上述三个公式时应注意具体条件 Q1/P1是根本性的依据 后两个公式则是有条件 的，条件不满足时采用后两公式会得到矛盾的结果。 3．影响脱轨的因素及防范措施 影响车辆脱轨的因素很多，而实际脱轨往往是多种因素的组合所形成，其中某个因素起了决定性促成作用。 主要的脱轨因素有； 线路条件： 线路的曲线超高、顺坡、三角坑及局部高值不平顺均会引起过大侧向力或轮重减载。 车辆条件： 车辆的转向架制造公差、回转力矩、轴箱横向定位刚度过大、斜对称载荷均会造成侧向力过大或引起轮重减载。 运用条件： 侧向力过大、车辆重心过高，在曲线上也会导致减载超限 装载偏重、空车弹簧静挠度过小均会引起轮重减载。 一般车辆低速由曲线进入直线时容易脱轨。风力过大有时也是曲线脱轨的原因。 4．车辆倾覆安全性 当车辆弹簧柔性过大，重心过高时，在过大的离心力、振动惯性力或风力组合作用下，整个车辆一侧车轮减载过大而使车辆倾覆。 车辆在横向力作用下可能倾覆的程度用倾覆系数D来表示 式中，P2——车辆外轨侧的垂直轮轨力； P1——车辆内轨侧的垂直轮轨力。 我国规定D=0.8为危险限度，允许倾覆系数应为D0.8。 防止车辆倾覆的措施 加大车辆横向刚度或抗侧滚刚度，以减少重心偏移过大引起的簧上失稳。 增大横向刚度会减小横向平稳性， 目前大多采用增加抗侧滚刚度的扭杆来减小侧滚角，提高抗倾覆能力 第三节 车轮导轨接触及滚动理论 采用车轮支承、滚动是车辆获取导向、驱动或制动力的主要方式。 轨道车辆中地铁、轻轨常采用钢轮钢轨方式， 独轨、新交通系统及部分地铁则采用充气轮胎走行在硬质导向路面上。 车轮与导轨间的滚动接触关系决定了它们间的作用力、变形和相对运动。因此滚动接触直接影响城市轨道车辆的性能、安全、磨耗与使用寿命。 一、轮轨接触几何关系 (等效斜率、重力刚度及重力角刚度) 1．等效斜率λ0 当轮对产生横移y时，左右接触点产生变化，接触点处的滚动圆半径及接触角相应发生变化△r及△δ。在小位移y下，△r及△δ与y成线性关系； △r=λey, λe称等效斜率 锥形踏面时踏面斜率即为λe。 λe的大小反映了轮对偏移时，左右轮滚动圆半径差异的大小，它是产生蛇行运动的直接原因。 2．重力刚度Kg 假设轮轨接触面处摩擦因数为零，轮对横移后左右车轮的接触角δ不等将引起法向力的水平分力也不相等，由此产生的轮轨水平合力将迫使轮对中心回到原来位置上去。 定义： 轮对横移时轮对中心升高，车辆增加的势能迫使轮对的复位能力。 这是有利于提高轮对蛇行运动稳定性的因素。 3．重力角刚度Cg 同样在轮对摇头时，左右轮的接触点前后移动，其左右横向分力产生了一个绕垂直轴的力矩、其方向将使轮对继续扩大摇头角。 本质上是轮对重心下移，车辆系统的重力势能释放，促使轮对继续运动。 由此产生的负力矩与摇头角△φ的比值称重力角刚度Cg。 它是一个不利车辆蛇行稳定性的因素，但数值较小。 磨耗前后的轮轨接触关系变化 (a)磨耗前后的等效斜率变化；(b)磨耗前后的接触角变化 刚度计算 一般情况下采用锥形踏面的轮对的重力刚度与重力角刚度分别为： W为轮重，b为左右轮滚动圆间距之半。 二、轮轨接触蠕滑关