机车车辆车颤振机理分析及解决方案范本

1、机车车辆车颤振机G3理分析及解决方案机车车辆车体颤振机理分析及解决方案1引言车辆运行时，受线路和各种激励的作用，将引起车体整车或车体局部在某 方向的振动。如果这种振动超过了某一限度，将严重影响乘客的舒适性。引 起车体振动的因素是多方面的，如线路激扰、轮对蛇行运动、转向架振动、 车体弹性振动等。正是由于可能产生振动因素的复杂性，使得从振动模态诊 断、原因分析排除至问题的解决变得非常困难，简单的数学模型、解析方 法、经验判断或线路试验已不能满足需要。随着车辆运行速度的不断提高和车体轻量化的逐步实施，部分机车车辆车 体在运行过程中出现了严重的颤振现象。车辆运行过程中的振动是难免的， 但出现车体颤振是

2、不允许的。颤振对客车运输带来的不良影响主要表现为： 严重影响旅客乘车的舒适性；会导致车辆零部件松动或过早产生疲劳损 坏，进而对客车的安全造成隐患。在车辆设计时采取措施从根本上避免车体 颤振已成为铁路机车车辆动态设计亟待解决的问题。2颤振现象描述机车车辆车体的颤振一般发生在车辆运行中速（130km/h左右）时，车体 内出现较明显的上下和左右抖动现象。由于这种振动现象发生在车辆常见的 速度范围内，车体结构的振动压迫车内空气而产生结构噪声，同时车体内装 件振动振幅及相位的差异又产生各种摩擦高频噪音，严重影响旅客乘坐舒适 性，引起了旅客不满。车辆在运行中发生的颤振是一种非常有害的高频振 动，该振动对车

3、体内设备可产生较大的破坏作用，恶化了机车车辆的运行平 稳性，危害旅客的身心健康。图1为某客车运行时测得的车辆地板中心的振动加速度频谱(PSD)，从图中 可得出车体中部的振动加速度与乘坐舒适度的关系。如图所示，在振动频率 为8. 4Hz左右的峰值时，车体弯曲振动最大。要改进乘坐舒适性，降低该 值是非常必要的。图1中乘坐舒适度值经过滤波叠代算出。数值较大的部分正是人体容易感受到的频率范围。而车体弯曲振动的最大值也在叠代值大的范围内，EI此也能够看出，减小车体弯曲振动对改进乘坐舒适性的重要性。能够看出，减小车体弯曲振动对改进乘坐舒适性的重要性。从车体结构型式看，车身较长，车体整体刚度不足，固有频率降

4、低，车辆运行中容易产生共振，引起较大噪声。乘坐舒适度滤波 (右侧轴)、车体弯曲振 动的峰值一510频率乘坐舒适度滤波 (右侧轴)、车体弯曲振 动的峰值一510频率/Hw图1车体中部振动加速度3颤振机理分析由于发生颤振时是部分车体发生颤振，初步判断是发生了共振。必须找出 共振频率，从而在设计上进行改进，避免颤振的发生。为全面彻底地分析车 体颤振现象，首先应将可能引起车体颤振的各种因素逐一列出，寻找主要原 因。造成车体颤振的可能原因包括线路、运行速度、车体弹性、车体局部弹 性振动、转向架及车体垂向弯曲弹性振动等因素。下面就每个因素进行分 析。3. 1线路因素各种车辆在同一线路上运行，在同样的运行速

5、度和同一列车中，有的车辆 未出现车体颤振现象，由此能够排除线路的原因。但有些情况下车体出现剧烈抖动与线路有关，如一列车经过某铁路桥时， 车内的乘客明显感觉到车体在剧烈的抖动。据测试同一车辆在不同区段（长 春一沈阳、秦沈专线、秦皇岛一北京）的车体颤振情况在秦沈专线明显好于 其它两段线路。3. 2车体弹性模态随着车辆运行速度的提高，由线路不平顺引起的随机激扰的频域加宽，导 致车辆垂直和横向振动加速度增大，并经过转向架作用于车体，以较高频率 激励出车体的弹性振动。为了确保优良的乘坐舒适性，车体钢结构也必须具 有良好的动态特性，要求车体一阶垂向弯曲模态频率不低于10Hz。对车体 钢结构来讲，只有当侧墙和车顶的刚度较大至与底架相当时，车体一阶振型 表现为“梁”的特性，为一阶弯曲振型。而实际的车体振型并不表现为梁的 振动特性，而是同时伴有其它振型和局部的振型。车体为一个空间结构，振 型特征已没有梁的概念，可分为底