铁道客车振动传递路径试验研究

2021-08-27邓爱建段合朋刘宏友贾尚帅王云鹏汤劲松

铁道车辆 2021年3期

邓爱建，段合朋，刘宏友，贾尚帅，王云鹏，汤劲松

(1.中车青岛四方车辆研究所有限公司，山东青岛 266031；2.中车唐山机车车辆有限公司，河北唐山 063035)

振动传递路径分析是跟踪由激励源经过已知结构或空气等传播路径，传递到指定接收点的能量流分析方法，是一种利用频响函数研究系统中振动、噪声等传播路径的方法。目的是为了评价由激励源到接收点或响应点之间各路径能量的矢量贡献，从而可以针对需要解决的特定问题，确定路径上哪些部件需要进行修改或者优化设计使其得到理想的振动特性。振动传递路径分析方法有很多，比如经典TPA法、运行工况OPA法、OPAX法、快速TPA法及混合TPA法等。本文将以某型铁道客车为研究对象，采用经典TPA法开展铁道客车振动传递路径研究。

1 理论基础

振动传递路径分析方法将车辆系统简化为转向架-路径-车体模型。车体上目标点为车辆平稳性测点，路径为转向架与车体连接件，即空气弹簧、牵引拉杆、抗蛇行减振器及横向减振器，振源为整个转向架系统，如图1所示。整个振动传递路径系统由公式(1)[1]表示：

图1 车体振动传递路径模型图

(1)

式中：X(ω)——目标点总响应；

Hi(ω)——第i条路径的频响函数；

Fi(ω)——第i条路径的激励力。

由公式(1)可知，传递路径分析总共有3个量值，其中总响应可以通过运行工况测试直接得到，频响函数可以通过锤击法求得。只要得到各路径激励力，整个函数就可以解耦，并可以进一步分析出各条路径的贡献量。

获取激励力的方法有多种，有直接测量法、复刚度法以及逆矩阵法。直接测量法及逆矩阵法适用于车辆悬挂系统[2]，由于车辆结构复杂，安装空间狭小，直接测量法无法实施，因此，最终采用逆矩阵法求解激励力大小。

首先将转向架与车体分离，在各路径点、参考点、目标点处布置加速度传感器。其中，参考点数量最低应是路径点的2倍，参考点应布置在路径点附近刚度较大处，与路径点保持一定距离。力锤激励各路径点，求得路径点与参考点、路径点与路径点之间的频响函数矩阵[Hstatic(ω)]，如公式(2)所示：

(2)

(3)

2 测点布置

在车体1位端地板选取2个测点为目标点，分别位于转向架空气弹簧正上方车体地板中央及距离车体中心线1 m地板面处。平稳性测点位置如图2所示。

图2 平稳性测点位置图

1位端、2位端转向架结构相同，前后对称，本文只选取1位端转向架作为分析对象。振动传递路径分析共有7条，分别为1位端转向架的左右空气弹簧、左右抗蛇行减振器、左右横向减振器及牵引拉杆与车体的连接点(车体路径点)，在车体的每个路径点旁布置2个参考点，共布置14个参考点[4]。路径点与参考点测试均采用三向加速度传感器，测试点编号及其位置如表1所示。