軸箱彈簧動剛度頻變特性對機車振動響應影響

馬呈祥，陳相旺，姚遠，陳吉永，趙清海

（1.中車大同電力機車有限公司 技術中心，山西 大同 037038；2.西南交通大學 牽引動力國家重點實驗室，四川 成都 610031）

1 概述

軸箱彈簧是鐵道車輛一系懸掛的重要組成部分，承載著構架上部的載荷，同時緩沖隔離線路不平順引起的沖擊與振動，是保障列車動力學性能和運行品質的關鍵懸掛元件。列車實際運行中，軸箱彈簧工作條件復雜，近年來更是出現多起彈簧斷裂事故，嚴重影響機車車輛正常運行［1-5］。因此有必要對軸箱彈簧自身振動及其對機車車輛振動傳遞的影響開展深入研究。

在傳統機車車輛振動分析中，彈簧往往被等效為剛度為常數的力元引入動力學模型，忽略其自身質量和振動行為［6］。實際上，在低頻激勵下彈簧剛度特性隨激勵頻率變化較小，但在中高頻激勵下彈簧剛度會隨激勵頻率的變化而顯著變化［7-8］。

針對彈簧剛度頻變特性已開展了諸多研究。孫文靜等［9-10］運用動剛度矩陣法求解高速車輛軸箱彈簧的動剛度特性，結合高速車輛-軌道耦合動力學模型，分析其對車輛及軌道振動影響，以及車輛-軌道系統耦合效應對一系螺旋彈簧疲勞失效的反作用。成軍強等［11］對雙卷并聯彈簧及彈簧、橡膠墊串聯系統進行有限元計算分析，研究預壓縮量、激勵幅值及彈簧和橡膠材料的阻尼比對彈簧垂向動剛度的影響。尹太國等［12］研究地鐵車輛一系鋼簧中高頻段的動態響應，并分析彈簧固有模態特性、動剛度特性、彈簧動態應力分布特征對彈簧應力的影響。……