列车空气弹簧对车辆系统平稳性的影响研究
空气弹簧在轨道车辆上的应用

空气弹簧在轨道车辆上的应用摘要:空气弹簧的主要特性是自重小、内摩擦小、非线性刚度好,同时还有非常高的隔震与抗高频振动效果,所以被大量的应用到地铁、轻轨客车等车辆中。
本文从空气弹簧悬挂系统结构与特性出发进行分析,了解我国轨道客车转向架的发展,同时研究分析空气弹簧在轨道车辆上的应用。
关键词:轨道车辆;空气弹簧;应用随着我国高速铁路、轨道交通基础设施广泛建设,规模与速度时刻保持高速发展。
高速铁路与城市轨道交通车辆的高速发展,对于车辆装备要求较高,同时对于安全运行方面也有更高的要求,铁路旅客列车与城轨车辆大量的应用空气弹簧作为悬挂系统,其可以提升车辆运行安全性与稳定性,所以被大量使用,极大促进我国轨道列车领域的发展。
1空气弹簧的工作原理及作用1.1空气弹簧系统工作原理空气弹簧的结构是设计是在密封性的橡胶囊中冲入压缩气体,然后形成一定的刚度,其刚度会因为负载变化而形成弹性体。
空气弹簧结构可见图1所示。
(1)空气弹簧本体;(2)附加空气室;(3)高度控制阀;(4)回转杆;(5)调节杆图1转向架空气弹簧系统结构图要想保证车身高度不会因为载荷变化而变化,车体与转向架之间设置有高度控制阀装置,根据车辆运行情况调节弹簧高度。
回转杆利用旋转的方式控制空气弹簧充气阀与排气阀的开启,可以让压缩空气及时冲入到弹簧或者空气弹簧内部气体直接导入到附加气室内,让车辆负载变化的情况下高度依然保持恒定。
1.2空气弹簧的作用与特点空气弹簧因为负载的持续作用,导致内部气体被压缩,形成反力而出现弹性恢复力。
和普通金属弹簧对比分析,空气弹簧的优势就是减振、降噪,且可以在较大荷载的运行条件下降低弹簧刚度,所以是航空、汽车、轨道车辆的重要组成部分,对于经济与社会发展影响巨大。
下面分析空气弹簧的作用与特点:(1)重量轻。
空气弹簧的首要特性就是自重要比刚性弹簧销,所以安装到轨道车辆中,达到轻量化的要求,结构组成更加的简单。
(2)具有非线性特性。
传统应用的螺旋钢弹簧刚度性能是恒定的,而空气弹簧与之不同,刚度会因为荷载的增加而增加,所以非线性特性明显。
空气弹簧失效对车辆动力学性能的影响

空气弹簧失效对车辆动力学性能的影响摘要:空气弹簧作为二系悬挂的主要部件,它不但起着隔离和衰减二系振动的作用,而且还起着支撑车体的作用。
空气弹簧的橡胶囊一旦发生大的破裂将会造成空气弹簧的支撑作用瞬间消失,应急弹簧开始代替空气弹簧起作用,由于空气弹簧失气的过程十分短暂,导致二系悬挂系统的刚度瞬间发生剧烈的变化,二系悬挂力也会随着发生较大的改变,造成对车体和构架产生大的冲击。
这不仅影响到车辆的运行品质,还会危机到车辆的运行安全。
所以对空气弹簧失效对车辆动力学性能影响的研究是十分重要的。
关键词:轨道车辆;空气弹簧;动力学性能;失效分析1.前言目前,铁道客车二系悬挂大部分采用空气弹簧,国内外学者对空气弹簧的刚度特性和减振特性进行了大量的研究,在以往的动力学计算中假设空气弹簧在正常工作范围内的刚度为线性,采用线性弹簧和阻尼模拟空气弹簧。
一些学者也采用了有限元法和气体状态方程建立空气弹簧模型等方法研究空气弹簧的动态特性。
但这些研究是基于空气弹簧正常工作状态下的,目前对空气弹簧失效的研究还很少,因此空气弹簧失效后对车辆动力学性能影响的研究十分必要。
2.空气弹簧失效的动力学模型空气弹簧既是二系悬挂系统的主要部件,同时也是二系悬挂系统中的易损件。
空气弹簧的故障有很多种,比如高度调节阀故障、差压阀故障以及橡胶囊出现故障等。
其中橡胶囊破裂是最常见的故障,由于橡胶囊的破裂会使空气弹簧内的空气瞬间释放出去,空气弹簧失去支撑车体的能力,车体开始支撑于应急弹簧上面。
因为空气弹簧中气体释放的时间非常短暂,导致二系悬挂系统的刚度发生剧烈的变化,同时二系悬挂系统中的悬挂力也随之发生剧烈的变化,当车辆在较差的线路上行驶时轮轨间会产生较大的横向和垂向冲击,危及到了车辆运行的安全性,本文中研究的是空气弹簧橡胶囊破裂时完全失效的情况。
由于空气弹簧失效后,二系悬挂系统中的横向和纵向的定位作用大大减弱。
当空气弹簧中的应急弹簧开始起作用后,车体的垂向有应急弹簧起支撑作用,横向和纵向由应急弹簧和上下磨耗板共同起着定位的作用。
高速列车车辆空气悬挂系统气动特性研究

高速列车车辆空气悬挂系统气动特性研究随着科技的不断进步,高速列车的发展也正在取得飞跃性的突破。
其中一个重要的方向就是改善车辆的悬挂系统,以提高列车在高速行驶过程中的稳定性和舒适性。
本文将就高速列车车辆空气悬挂系统的气动特性进行研究。
1. 引言高速列车在运行过程中会面临多种挑战,如高速下风阻、过弯时的侧向力以及车厢内的颠簸感等问题。
传统的机械弹簧悬挂系统在应对这些问题上存在一定的局限性,因此空气悬挂系统逐渐成为高速列车的研究热点。
2. 空气悬挂系统的原理空气悬挂系统基于空气弹簧和阻尼器的工作原理,可以通过调整空气悬挂系统的工作压力来实现对列车悬挂高度和硬度的调节,从而提供更好的动力学性能和乘坐舒适性。
空气悬挂系统的设计需要考虑压缩空气的供给、气压控制和悬挂装置的结构等因素。
3. 空气悬挂系统的气动特性研究方法为了研究空气悬挂系统的气动特性,可以采用数值模拟和试验两种方法。
数值模拟可以建立车辆与空气之间的流场模型,通过计算气动力和气动力矩等参数来评估系统的性能。
试验方法则可以利用风洞等实际装置进行列车运动的模拟,通过测量实际参数来验证数值模拟结果的准确性。
4. 空气悬挂系统的气动特性影响因素空气悬挂系统的气动特性受到多种因素的影响,如列车的速度、悬挂高度、空气弹簧和阻尼器的参数等。
这些因素会影响到系统的气动力大小和频率特性,从而影响到列车的稳定性和舒适性。
研究这些影响因素对系统进行优化设计至关重要。
5. 空气悬挂系统的优势与应用前景相比传统的机械弹簧悬挂系统,空气悬挂系统具有调节性、响应性和平稳性等优势。
优化的空气悬挂系统可以提高列车在高速行驶中的稳定性,降低身体晃动和噪音,提高乘坐舒适性。
随着高速列车技术的不断进步,空气悬挂系统有着广阔的应用前景。
6. 结论空气悬挂系统作为高速列车悬挂系统的一种新兴技术,在提高列车稳定性和乘坐舒适性方面具有巨大的潜力。
通过对空气悬挂系统的气动特性进行深入研究和优化设计,可以进一步推动高速列车技术的发展。
CRH380BL高速列车空气弹簧

在普通机车车辆中,常常采用弹簧装置来缓冲冲击,使列车平稳运行,从而改善车辆横向运动性能和曲线通过性能。
在高铁迅猛发展的今天,普通机车传统的弹簧装置已经无法满足CRH系列动车组的列车性能要求了,所以采用圆弹簧,橡胶弹簧以及空气弹簧。
圆弹簧和橡胶弹簧常常用于一级悬挂系统中,而空气弹簧则主要应用于二级悬挂系统中。
本文主要介绍的是CRH380BL动车组空气弹簧悬挂装置的分析与改进。
关键词:二系悬挂装置空气弹簧设计改进第1章空气弹簧简介 (1)1.1空气弹簧原理 (1)1.2空气弹簧分类 (1)1.3空气弹簧特点 (2)1.4空气弹簧在CRH380BL的应用 (3)第2章 CRH380BL空气弹簧的结构原理与结构分析 (5)2.1CRH380BL空气弹簧系统的工作原理 (5)2.2空气弹簧系统的结构 (5)2.2.1空气弹簧 (5)2.2.2高度阀 (6)2.2.3差压阀 (8)2.2.4抗测滚扭杆 (8)2.2.5抗蛇行减振器 (11)2.2.6二系横向减振器 (11)2.2.7二系垂向减振器 (12)2.3CRH380BL整体转向架特点 (12)第3章日本空气弹簧系统 (15)3.1日本新干线高速动车组二系悬挂空气弹簧技术 (15)3.1.1抗蛇行减振器 (16)3.1.2半有源悬挂和有源悬挂 (16)第4章CRH380BL空气弹簧的设计改进分析 (17)4.1空气弹簧的支撑方式 (17)4.2垂向减振器方式的选择 (17)4.3空气弹簧气囊大小的选择 (18)4.4存在问题 (20)4.5分析问题 (20)4.6改进方案 (21)参考文献 (23)致谢 (24)第1章空气弹簧简介空气弹簧是一种在可伸缩的密闭容器中充以压缩空气,利用空气可压缩性实现其弹性作用。
空气弹簧具有较理想的非线性弹性特性,加装高度调节装置后,车身高度不随载荷增减而变化,弹簧刚度值可以设计得较低,乘坐舒适性好。
但空气弹簧悬架结构复杂、制造成本较高。
铁道车辆空气弹簧模型的研究

据公 式 尼 =Mg S推 导得 出 ; / 而空气 弹簧 的等 效 阻尼 d 是 由气 囊 阻尼及 空气 弹簧 本体 与 附加气 室之 间 的节流 孔 的阻 尼等 效得 出 的 , 通过 选择 合适 的节 流孔 阻 尼 , 可
获得 接 近试 验结 果 的等效 阻尼 。综 上可 以得 出空 气 弹 簧等 效模 型 的运 动方 程 :
V。 —— 附加 气 室静平 衡容 积 ;
s 空 气 弹 簧 在垂 向 载荷 M 下 的弹 簧 压 缩 量 。 .
图 l 空 气 弹 簧 等 效 模 型
1 2 空气 弹 簧线 性模 型 . 空 气 弹簧线 性模 型在 等 效模 型 的基础 上考 虑 了空 气 弹簧 的热 力学 行 为 , 并将 空气 弹簧 的热 力 学 行 为 简 化 为一 个线 性 弹簧 阻尼 系统 , 其形 式如 图 2所示 。 图 2中 是 , 。 。 尼 ,尼 的计算 公式 分别 为 :
计 算 精 度 和 计 算 速 度 。 结 果表 明 , 效 模 型 的 计 算 精 度 较 差 ; 线 性 模 型 的 计 算 速 度 较 慢 ; 性 模 型 既 可 保 证 较 快 的 计 等 非 线 算 速 度 , 可保 证 较 高 的 计 算 精 度 。 因此 , 工 程 应 用 中 , 议 采 用 空 气弹 簧 线性 模 型 来 进行 计 算 分 析 。 又 在 建
人 才 支 持 计 划 资 助 项 目( E Nc T一 1 O 6 ) O 6 4 作 者 简 介 : 长 龙 ( 9 8) 男 , 赵 1 7 , 工程 师 。
d 空 气 弹 簧 等效 垂 向 阻尼 ; . L () 空气 弹簧 工作 时受 到 的外 加 激 振 源 ; 厂 .
M ・S一忌・S+ d ・ S () 1
跨座式单轨车辆空气弹簧失效对行车安全性能的影响研究

跨座式单轨车辆空气弹簧失效对行车安全性能的影响研究随着城市化进程的加快,交通拥堵问题日益严重,人们对交通工具的舒适性和安全性能要求也越来越高。
跨座式单轨车辆因其独特的设计和运行方式受到了广泛关注。
空气弹簧作为跨座式单轨车辆的重要组成部分,对其行车安全性能影响巨大。
本文将针对跨座式单轨车辆空气弹簧失效对行车安全性能的影响进行研究。
一、跨座式单轨车辆空气弹簧的作用空气弹簧是跨座式单轨车辆的重要部件,其主要作用是支撑整个车体,减轻车轮和轨道之间的冲击力,提高车辆的行驶平稳性和舒适性。
在车辆行驶中,空气弹簧还能够对车体进行自适应调节,以应对不同的路面条件和载荷变化。
空气弹簧还能够降低车体的重量,减少能耗和摩擦力,提高车辆的行驶效率。
虽然空气弹簧在提高跨座式单轨车辆的安全性能和舒适性方面发挥着重要作用,但是由于其长期使用和工作环境等因素,空气弹簧的失效问题也时有发生。
主要的失效原因包括空气泄漏、弹簧变形、气囊破裂、气囊老化等。
一旦空气弹簧失效,将直接影响跨座式单轨车辆的行车安全性能,甚至引发严重事故。
1. 行车稳定性下降:空气弹簧失效后,车身无法得到有效支撑,导致跨座式单轨车辆行车稳定性下降,容易出现侧翻、打滑等危险情况。
2. 驾驶舒适性下降:跨座式单轨车辆在运行过程中,由于失效的空气弹簧无法有效缓解地面的震动和冲击,导致驾驶员和乘客的舒适性大大降低。
3. 刹车性能下降:由于失效的空气弹簧无法起到减震作用,车辆在刹车时容易产生侧滑现象,影响刹车性能,增加了事故的发生几率。
4. 能耗增加:失效的空气弹簧会导致车辆的重量增加,摩擦力增大,从而使车辆的能耗增加,运行效率下降。
空气弹簧失效对跨座式单轨车辆的行车安全性能产生了极大的影响,加大了车辆的事故风险,降低了车辆的行车舒适性和运行效率。
四、提高跨座式单轨车辆行车安全性能的措施1. 定期检查和维护:对跨座式单轨车辆的空气弹簧进行定期检查和维护,及时发现并解决问题,保证车辆运行的安全和舒适性。
车辆空气弹簧参数对动力学性能的影响

积、附加气室体积和节流孔直径在一定范围内可使
车辆运行平稳性达到最佳
[4]
ꎮ
本文将基于气体热力学和流体力学在 AMESim
平台建立包括空气弹簧本体、附加气室、节流孔、差
式中ꎬq d 为气体从附加气室通过差压阀流到另一侧
附加气室的流量ꎮ
1. 2. 3
节流孔
参数对横向运行平稳性影响甚微ꎮ
关键词:空气弹簧 AMESim 车辆动力学 运行平稳性
中图分类号:U270. 1 文献标识码:A 文章编号:1002-6886(2021)02-0020-05
Influence of air spring parameters on the dynamic performance of vehicle
of the additional air chamber. When the volume of the additional air chamber was over 50 Lꎬ its influence on the vertical
stability was littleꎬ and the volume of the additional air chamber should be at least 50 L. The structural parameters of the air
运行平稳性的影响ꎮ 仿真计算结果表明:非线性空气弹簧要比线性弹簧更接近实际且在低频时非线性特性较为明
显ꎮ 橡胶气囊体积和节流孔直径在允许范围内越大ꎬ垂向运行平稳性越好ꎬ附加气室体积的增大对垂向运行平稳性
呈先增大后减小的趋势ꎬ大于 50 L 后对垂向运行平稳性影响不大ꎬ应保证附加气室体积至少为 50 Lꎻ空气弹簧结构
空气弹簧对重卡平顺性影响研究

究
汽 科 第3 02 月 车 技 期21年5
d i1 . 9 9js n1 0 — 5 02 1 .30 5 o: 0 3 6 /i . 5 2 5 . 20 .1 .s 0 0
窒 弹 簧 对 童 卡 平 颁 性 影 响 研 究
郝 立 峰
安 徽 华 菱汽 车 有 限公 司 , 鞍 山 2 3 6 马 401
行 试 验 以评 价 其 行 驶 平 顺 性 , 找 出行 驶 平 顺 性 存 在
收 稿 日期 :0 2 0 — 2 2 1- 2 0
1 重 卡 ( 载 ) 顺 性试 验 满 平
1 1 试 验 数 据 分 析 .
本次平 顺性试 验样 车场 地及 仪器安 装位 置见 图
1 图 2 、 。
・
转 量 重型载 货车一 尤其 是大 吨位重 型车 , 以其 能耗
低 、 人工 、 省 运输成 本低 、 经济 效益好 等优 势 , 已经成
为 货 物 运 输 的 主 力 军 。 随 着 我 国 国 民 经 济 的 发 展 和 生 活 水 平 的 提 高 们 对 重 型 卡 车 的 “ 次 ” 出 愈 人 档 提 来 愈 高 的要 求 , 不 仅 仅 将 其 视 为 生 产 工 具 。 国 重 而 我
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列车空气弹簧对车辆系统平稳性的影响研究
列车空气弹簧对车辆系统平稳性的影响研究
引言:
随着城市化进程的加速和人们对出行的需求不断增加,列车运输作为一种高效、安全、环保的交通方式逐渐受到人们的重视。
在列车的车辆系统中,空气弹簧作为重要的元件之一,对列车的平稳性具有重要影响。
因此,对列车空气弹簧对车辆系统平稳性的影响进行深入研究,对于提高列车的运行安全性和乘坐舒适性具有重要意义。
与传统弹簧相比的优势:
传统列车通常使用钢制弹簧作为车辆的悬挂装置,但钢制弹簧在减震、隔振方面存在一定的局限性。
相比而言,使用空气弹簧作为悬挂装置可以有效地提高列车的平稳性。
空气弹簧作为一种压缩弹簧,其内部充气气压可以根据车辆的负载情况进行调节,从而实现对车辆的主动控制。
这种特性使得车辆在行驶过程中可以在保持稳定性的同时更加舒适。
影响车辆系统平稳性的关键因素:
除了空气弹簧本身的特性外,还有其他一些因素会影响到车辆系统的平稳性。
其中最主要的因素包括路况、车辆速度、车辆负载等。
在分析和预测车辆系统平稳性时,必须同时考虑这些因素,以实现对列车运行情况的科学管理。
空气弹簧对平稳性的影响:
首先,空气弹簧具有较高的柔度和可调性,在应对不同路况时具有良好的适应能力。
当列车运行在平整路面时,空气弹簧可以提供较为舒适的乘坐体验,减小因为路面颠簸而产生的不适感。
而当列车经过不平整道路时,空气弹簧可以通过调整气压
的方式对车辆进行主动控制,保持车辆的稳定性。
其次,空气弹簧还可通过控制气压的大小来调整车辆的高度。
通过调整车辆的高度,可以改变车辆的重心位置,进一步提高车辆的稳定性。
当车辆速度较高时,通过调整空气弹簧的气压,可以使车辆的重心降低,提供更好的侧向稳定性,减小侧向偏移和滚转的风险。
此外,空气弹簧还能主动控制列车的纵向运动,减小由于刹车和加速过程中的冲击带来的不适感。
在列车启动或停车过程中,可以通过调整空气弹簧的气压,减小车辆前后摇晃的幅度,提高乘坐的舒适度。
结论:
通过研究列车空气弹簧对车辆系统平稳性的影响,可以得出结论:空气弹簧作为一种重要的悬挂装置对列车的平稳性具有重要影响。
在不同路况和运行状态下,空气弹簧具备良好的适应性和可调性,能够有效地解决传统悬挂装置存在的问题,提高列车的运行安全性和乘坐舒适性。
然而,研究仍然在进行中,对空气弹簧的调节机制和系统优化问题还需要进一步深入研究。
希望未来能够通过对列车空气弹簧的改进和优化,进一步提高列车的平稳性和舒适性,为人们提供更好的出行体验
综上所述,通过调整气压来控制车辆的稳定性、高度和纵向运动,空气弹簧在列车悬挂系统中发挥着重要的作用。
它能够提供更好的行驶舒适性和安全性,减小不适感和运动中的冲击。
空气弹簧具有适应性和可调性强的优点,能够适应不同的道路条件和运行状态,提高列车的平稳性和乘坐舒适性。
然而,对空气弹簧的调节机制和系统优化问题还需要进一步深入研究。
通过不断地改进和优化空气弹簧技术,未来可以进一步提高列车的平稳性和舒适性,为乘客提供更好的出行体验。