重心偏置下齿轨车辆系统的动态行为

作     者：陈兆玮 袁密奥 李世辉 杨吉忠 陈志辉 CHEN Zhaowei;YUAN Mi'ao;LI Shihui;YANG Jizhong;CHEN Zhihui

作者机构：重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074 中铁二院工程集团有限责任公司科学技术研究院成都610031 

出 版 物：《北京工业大学学报》 (Journal of Beijing University of Technology)

年 卷 期：2024年第50卷第6期

页      面：651-664页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52008067) 四川省科技计划资助项目(2021YFG0211) 重庆市建设科技项目(城科字2020第4-6) 

主　　题：车辆工程 齿轨车辆 重心偏置 车辆动力学 齿轮齿轨啮合 力学特性 

摘      要：针对大坡度下车辆动态特性受齿轨车辆重心偏置影响的问题,在解析齿轮齿轨啮合激扰产生机理的基础上,考虑齿轮齿轨啮合冲击与轮轨动态接触行为的扰动效应,建立齿轨系统车轨耦合动力学模型,并经过现场实验验证了模型的有效性;采用所建立的模型,探究平直段以及坡道段车体重心横纵偏置对驱动齿轮动态接触行为以及齿轨车辆运行安全平稳性的影响。结果表明:齿轨车辆存在重心偏置时,齿轮齿轨啮合激扰对车辆运行特性有显著影响;车体重心横向偏置对轮轨垂向力与轮重减载率呈线性影响,当重心横向偏置达到0.3 m时,轮轨垂向力达到75 kN,轮重减载率达到0.44;轮轨作用力除受车体重心偏置作用产生增减载外,亦受齿轮齿轨动态啮合影响产生剧烈振动;轮重减载率、车体垂向加速度与车体平稳性对车体重心纵向偏置较敏感,当车体重心后置0.2 m时,平直段的车体垂向加速度增大1.8倍,坡道段增大3.7倍,车体重心后置1 m时,车体平稳性达到最优。研究结论可为我国山地齿轨铁路设计及安全运维提供理论支撑。