论文部分内容阅读
随着现代轨道车辆“高速、重载”的发展趋势，货车作为陆上货物运输的主力军，高速货车的研究与发展势在必行。高速或提速运行会导致的货车运行稳定性、平稳性和安全性降低，所以必须在车体和转向架之间采用抗蛇行减振器或其他阻尼元件，以达到衰减道路激励所引起的车辆振动。目前货车上大多采用弹性旁承作为提高转向架蛇行运动临界速度的基本元件，但由于在运行过程中弹性旁承提供的回转阻力矩不能改变，使其在应用上存在局限。因此本文提出采用可控阻尼特性的磁流变减振器替代弹性旁承作为适合高速货车转向架的抗蛇形运动元件，结合半主动悬架控制策略，以期解决高速运行条件下车辆在直线行驶稳定性和曲线通过安全性两方面难以兼顾的问题。
本文首先研究了磁流变液与磁流变减振器的工作原理和力学模型，以Bingham力学模型为依据，结合高速货车抗蛇形元件的要求和特点，设计了最大饱和阻尼力13kN的磁流变减振器。以高速集装箱货车为对象，构建了采用弹性旁承和采用磁流变减振器作为抗蛇形元件的整车模型，并对主要悬挂元件进行了参数优化。在此基础上，通过动力学仿真计算，分别研究了弹性旁承和磁流变减振器的阻尼特性对高速货车动力学性能的影响。
为提高车辆运行的直线稳定性和曲线通过能力，本文利用磁流变减振器具有能实时控制阻尼特性的特点，依据仿真结果制定了基于半主动悬挂控制策略的磁流变减振器方案，并结合MATLAB/Simulink控制系统对高速货车进行了动力学联合仿真。弹性旁承方案依据计算结果选取的最优回转力矩值，并研究了此时高速货车的动力学性能。将两方案仿真结果对比得出，采用磁流变减振器半主动控制方案的车辆直线稳定性得到大幅提升，曲线通过能力各指标明显优于弹性旁承方案，解决了弹性旁承方案直线稳定性和曲线通过能力难以兼顾的问题。最后，进一步讨论确立了减振器的结构参数，并同工厂联合试制了磁流变减振器。通过对减振器的性能试验，测得其阻尼特性基本满足高速货车抗蛇形元件的需要。