地铁车辆转向架构架模态匹配方法研究
董晓华1，吴兴文*,2，赵明花3，梁树林1，李飞1
（1.西南交通大学 牵引动力国家重点实验室，四川 成都 610031；2.西南交通大学 机械工程学院，四川 成都 610031；3.国家高速列车青岛技术创新中心，山东 青岛 266000）
摘要：首先调研了地铁线路不同轨道类型轮轨耦合振动特性，以及不同曲线半径、不同轨道类型下钢轨波磨波长的分布状态，进一步结合构架固有模态信息对车辆轨道系统模态静态匹配展开研究；然后基于刚柔耦合理论和模态综合法建立了考虑构架柔性的地铁车辆刚柔耦合动力学模型，通过扫频法对车辆轨道系统模态动态匹配展开研究；最后分析构架结构阻尼比和转向架一系悬挂垂向刚度对构架振动传递的影响。针对以上研究，提出了一套适用于地铁转向架的模态匹配方法，进一步识别了转向架构架上可能出现的共振区段以及敏感的工作模态。
关键词：模态分析；刚柔耦合动力学模型；模态静态匹配；模态动态匹配；结构阻尼比
中图分类号：U270 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1006-0316.2022.07.004
文章编号：1006-0316 (2022) 07-0020-09
Investigation on the Modal Matching Method for a Metro Bogie
DONG Xiaohua1，WU Xingwen2，ZHAO Minghua3，LIANG Shulin1，LI Fei1
( 1.State Key Laboratory of Traction Power, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China; 2.School of Mechanical Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China; 3.National Innovation Center of High Speed Train, Qingdao 266000, China )
Abstract：Firstly, this paper investigates the wheel rail coupling vibration characteristics of different track types of subway lines and the distribution of rail wave wear wavelength with different curve radius and track types, and further studies the modal static matching of vehicle track system with the reference of the inherent modal information of the frame. Then, based on the rigid flexible coupling theory and modal synthesis method, the rigid flexible coupling dynamic model of metro vehicle considering frame flexibility is established. The modal dynamic matching of vehicle track system is studied through the frequency sweep method. Finally, the effects of the structure damping ratio of the frame and the primary suspension vertical stiffness of the bogie on frame vibration transmission are analyzed. On the basis of the above research, a set of modal matching method suitable for metro bogie is proposed to further identify the possible resonance section and sensitive working modes of the bogie frame.
Key words：modal analysis；rigid flexible coupling dynamic model；modal static matching；modal dynamic matching；structural damping ratio
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收稿日期：2022-01-06
基金项目：中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划（P2019J002）；科技部重点研发计划（2018YFE0201401-01）；四川省应用基础研究（2020YJ0075）
作者简介：董晓华（1996－），男，甘肃民乐人，硕士研究生，主要研究方向为振动疲劳，Email：1013262346@qq.com。*通讯作者：吴兴文（1988－），男，四川成都人，博士，副教授，主要研究方向为振动疲劳，Email：xingwen_wu@163.com。
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