城市轨道动力学知识点整理

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1轮轨系统是铁道车辆的核心内容

2铁路列车的两种形式:机车和车辆组成,机车提供牵引动力;没有专门机车

提供动力,车辆具有牵引力

3簧上质量:将车体视为支撑于弹簧上的刚体(车体加载重)

簧下质量:弹簧以下的质量,通常指轮对轴箱装置和大多数货车转向架侧架

4车体沿坐标轴及绕3个坐标轴振动时,分别给予下列名称

(1)伸缩振动:沿x轴方向作纵向振动

(2)横摆振动:沿y轴方向作横向振动

(3)浮沉振动:沿z轴方向作铅锤振动

(4)侧滚振动:车体绕x轴作回转振动

(5)点头振动:车体绕y轴作回转振动

(6)摇头振动:车体绕z轴作回转振动

垂直振动:浮沉和点头振动的组合发生在车体铅垂平面xoz内

横向振动:摇头和滚摆振动的组合发生在水平平面xoy内

纵向振动:伸缩运动沿车体纵向产生

5轴重:车辆每一根轮轴能承受的允许静载(货车21t23t25t客车14t15t16t17t)轴距:同一转向架下两轮轴中心之间的纵向距离(客车/动车组2.5~2.7m,轻轨车

辆轴距一般为2.0~2.3m,货车转向架为2.0m)

车辆定距:同一车辆两转向架之间的纵向距离,车辆定距决定了车辆长度和

载客量(客车/动车组25m,轻轨13m,货车9m)

轴箱悬挂:将轴箱和构架在纵向、横向和垂向联结起来、并使两者在这三个方

向的相对运动收到相互约束的装置。一般包括轴箱定位装置和轴箱减振器

中央悬挂:将车体和构架/侧架联结在一起的装置,具有衰减车辆系统同振动、

提高车辆运行平稳性和舒适性的作用

轮对冲角:垂直于轮轨接触点处钢轨切线方向,与轮轴轴线之间形成的夹角,

其大小反映了车辆曲线通过能力大小以及难易程度

曲线通过:车辆通过曲线时,曲线通过能力的大小,反映在系统通过指标上,

主要表现在车辆轮轨横向力,轮对冲角以及轮轨磨耗指数等的大小上

6铁道车辆动力学性能一般由转向架性能决定

转向架主要功能:(1)提高车辆运行的平稳性与安全性(2)支撑车体,承受并传递车体轮轨间的各种载力及作用力,并使轴重均匀分配(3)车体与转向架之间可以相对转动,便于通过曲线(4)缓和车辆与线路之间的作用,减小振动和冲击

7研究车辆运动的目的:了解车辆各部分的位移以及车轮作用在轨道上

的力;知道车辆的振动状态(自由振动和强迫振动)

8车辆系统动力性能

9铁路运输最基本要求:列车运行安全性(主要涉及车辆是否会脱轨和倾覆)

车辆脱轨主要分为爬轨脱轨(随着车轮转动,车轮轮缘逐渐爬上轨头引起的脱

轨最常见)、跳轨脱轨、掉道脱轨指标:脱轨系数轮重减载率,倾覆系数

脱轨系数分为两类:(1)不考虑作用时间的脱轨系数,是将测量或计算得到的

轮轨垂向力瞬间值作为轮重值而使用的脱轨系数;

(2)考虑时间作用的脱轨系数:不考虑轮重测量或计算波形中产生的剧烈波动仅考虑较平缓部分的值作为轮重值

轮缘角越大,脱轨系数临界值越大,摩擦系数越大,脱轨系数临界值越小

(1)轮重较小时与其对应的横向力一般较小,计算脱轨系数时受到轮重和

横向力测量误差影响较大,因此要获得正确的脱轨系数比较困难

(2)垂向力较小时,使用该垂向力和与其对应的横向力得到的脱轨系数很容易达到脱轨临界值;单侧车轮轮重减小时,另一侧车轮轮重会增大,此时极小的轮对冲角变化会导致较大的横向力,增加脱轨的危险性

(3)与其说脱轨系数值较大容易导致列车脱轨,不如说轮重减少的越多

22为什么说轮对有摇头角时更容易产生两点接触?

车当轮对摇头时,大半径车轮较早发生轮缘贴靠;轨底坡影响轮轨初始接触位

置和轮轨接触角,从而对轮轨接触几何关系影响较大

24轮轨接触几何参数:左右轮实际滚动半径r l,r r;左右轮在轮轨接触点处的

踏面曲率半径r wl和r wr;左轨右轨在轮轨接触点处的轨头截面曲率r rl和r rr;左

右轮在轮轨接触点的接触角;轮轨侧滚角;轮对中心上下位移

25轮轨蠕滑:具有弹性的钢制车轮在弹性的钢轨上以一定速度滚动时,在

车轮与钢轨的接触面间产生相对微小滑动

26横向蠕滑力与纵向蠕滑率无关,纵向蠕滑力与横向蠕滑率无关

27直行轮对自旋现象:车轮向左右方向移动时将产生左右滑动,一侧滚动

圆半径变大,另一侧变小,半径大的车轮试图多走,但连接在同一根车轴上,半径较大的车轮向着被拉回的方向方向滑动,半径较小的车轮向行进

方向滑动,同时车轮也绕着垂直轴作回转运动,该回转运动使接触面上产

声回转滑动

28车体和转向架垂直载荷:车辆自重,载重;横向载荷:风力,离心力;

纵向载荷:牵引力,制动力

车辆运行性能主要决定于悬挂装置以及各种拉杆、定位装置等结构形式的

选择是否合理,设计参数选用是否恰当

铁道客车车辆一般采用轴箱悬挂和中央悬挂。

轴箱悬挂的主要目的是使车辆系统具有优良的运行稳定和曲线通过能力;

中央悬挂的主要目的是保持车辆系统具有良好的乘坐舒适性。

轴箱悬挂装置主要由轴箱弹簧、垂向减震器和定位装置组成

轴箱定位装置的基本要求是:在纵向和横向具有合适的定位刚度值,一般

纵向刚度值大,横向刚度值小;结构简单可靠,无磨耗或少磨耗、制造检

修方便、质量轻成本低

轴箱弹簧装置一般由内圈弹簧、外圈弹簧、上定位板、下定位板、弹性垫

调整垫组成

轴箱定位装置主要结构形式:导框式、导柱式。橡胶堆式、拉板式、拉杆式、悬臂式定位

29轴箱装置的基本功能:抑制蛇形运动。确保车辆运动的安全性和稳定

性;联结轮对和构架;将车辆的垂直和水平载荷传递给轮对;保证良好的

润滑性,减少摩擦,降低运行阻力;防止雨水、灰尘等异物侵入轴承。

30转向架设置差压阀的目的是什么?保证转向架左右空气弹簧的压力差在

规定范围内。当压力差超限时,差压阀开启,接通两侧附加空气室,高压

侧向低压侧充气;当压力差低于规定值时,差压阀关闭。当一侧空气弹簧

破裂时,差压阀会使另一侧空气弹簧放掉空气,避免车体产生过大倾斜。

31减振器的主要作用是加速车架与车身振动的衰减,以改善汽车的行驶舒

适性的器具

32从动力学角度说明旁承的主要功能。1.增大转向架与车体之间的回转阻尼,以有效抑制转向架与车体的摇头蛇行运动,同时约束车体侧滚振动,提高货车在较高速度运行时的平稳性和稳定性。2、增加了车体在转向架上的

侧滚稳定性。同时,为了防止货车曲线运行时车体发生过大倾角,采用刚性滚子来限制弹性旁承的压缩量。

33车辆系统设置抗侧滚扭杆的目的是什么?依靠扭杆的扭转变形,限制车体的侧滚角度,使车体的沉浮运动不受影响。

34一般可以采取哪些措施来提高车辆曲线通过能力?一系和二系摇头角刚

度要小;一系横向刚度要大;短轴距;短的车辆定距;大轴重;大的踏面斜