高速动车组空气弹簧内部流场分析及其对动力学特性的影响

来源：振动与冲击杂志2024年第19期北京时间：

作者：戚壮，姜磊，刘鹏飞，申永军，，苗新添，顾晓辉

单位：1.石家庄铁道大学机械工程学院,石家庄050043;2.石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室,石家庄050043；3.中国铁路北京局集团有限公司 北京车辆段，北京100039

摘要：空气弹簧作为高速动车组二系悬挂中的重要元件，直接影响了车辆的运行品质，如何建立更加贴近实际的空气弹簧模型逐渐成为车辆动力学分析的重点。基于流体力学理论对空气弹簧内部气体方程进行了推导，依据动网格理论建立了空气弹簧流体力学模型，并通过台架试验验证了模型的准确性。探索了空气弹簧系统内部湍流的计算方法，研究了空气弹簧不同载荷下的刚度特性，进一步分析了空气弹簧的动态特性。研究空气弹簧系统结构参数对垂向特性的影响，通过对管路不同结构参数下Helmholtz共振频率的计算，得出当空气弹簧激振频率与Helmholtz共振频率相同时，会增大空气弹簧阻尼系数；不同连接管路直径下，频率在1~5 Hz范围内，随着频率的增大，动刚度明显增大，5 Hz之后动刚度逐渐减小并趋于水平，频率在0.5~5 Hz范围内，连接管路直径越小，阻尼系数越大且具有一定滞后性，当频率大于10 Hz后阻尼系数趋近于0；不同连接管路长度下，频率在1~7 Hz范围内，频率越大动刚度越大，7 Hz之后随着频率的增加，动刚度逐渐减小并趋于稳定，频率在1~9 Hz范围内，连接管路长度越短，空气弹簧阻尼系数越小。<br>

关键词：空气弹簧；流场分析；高速动车组；动力学特性