第三节 影响车辆蛇行运动稳定性的因素

2. 影响车体蛇行运动临界速度的主要因素
现在进一步从整车的角度来讨论影响车体蛇行运动临界速度的主要 因素。
1) 轮对横向定位刚度K1Y对车体蛇行运动的临 界速度VCR的影响
图４—１７表示回转复原弹簧的刚度K2X=０、轮 对纵向定位刚度值K1X=３０兆牛/米时，轮对横向定 位刚度值K1Y与车体和转向架蛇行运动临界速度VCR 的关系。 在设计转向架时，将轮对定位刚度K1X、 K1Y选 择得很大对防止蛇行运动是不利的。由图还可看出， 如适当选择K1Y值，以车体滚摆为主的蛇行运动是有 可能避免出现的，但仅靠合适的K1Y来防止以车体摇 头为主的蛇行运动还是有困难的。
2) 轮对纵向定位刚度K1x对车体蛇行运动的临界速度V的影响
如K2X=０、K1Y=３０兆牛／米，可得到K1X与 VCR的关系，如图４一 １８所示。
3) 车体与转向架之间装设刚度为Ｋ2X的回转复原弹簧, K1Y与 VCR的关系
图 ４—１９表示在车体与转向架之间装设刚度为Ｋ2X的回转复原弹 簧，且当Ｋ1X=３０兆牛／米和Ｋ2X=500千牛／米时，K1Y与VCR的关系。
由图可知，如果选择不太大的轮对横向定位刚度值。则K1x在较大的范围内变化时，仍可获得 较高的Vcr
表４—３还列出某转向架五种不同的轮对定位刚度值及其相应的蛇 行运动临界速度值以供分析参考
对图４—１５的说明与表４—３的分析比较，两者是一致的。应该指出：对于某一种 类型结构的转向架，其轮对定位刚度值有一最佳的匹配范围，这个范围需要经过大量 的计算才能获得。例如，对于我国目前使用的客车转向架参数，它们的轮对定位刚度 最佳范围大致为： k = ８～3０兆牛／米 K =５～１０兆牛／米。
3) 中央悬挂装置的横向刚度K2Y：
计算表明，K2Y增加不大（例如５０％以下时），对临界 速度几乎无甚影响，当增加较大时，临界速度值略有提高。 K2Y值通常由改善横向平稳性的要求来选择。
4) 蠕滑系数f11 、f22：
蠕滑系数对临界速度的影响较小，虽人为地将它增 加一倍，但临界速度值也只是略有下降。而且蠕滑系数 是不能作为一个参数来选择的，正如式（４一２）指出 的那样，它的理论值仅取决于车轮直径及轴重，而实际 上还随着气象条件而变化。
第三节 影响车辆蛇行运动稳定性的因素 前言:
在建立蛇行运动的运动方程时，即使经过一系列的 假定后，整车的运动仍有１７个自由度、３６个参数， 而转向架的运动也要有６个自由度、１９个参数，要把 这些参数一一研究简直是不可能而且是不必要的，况且 还存在着很多随机因素，往往无法人为地加以控制。但 车辆上的某些参数，例如轮对定位刚度、中央悬挂弹簧 横向刚度、踏面斜率、复原弹簧回转刚度、横向阻尼等 可供设计人员根据初步的理论分析进行选择。以下就着 重讨论它们对车辆蛇行运动稳定性的影响。
1x 1Y
2) 车轮踏面斜率λ：
λ值对临界速度V有着重要的影响，λ与V之间的关系如图４—１６所示。由 图可见，临界速度与踏面斜率的平方根近似地成反比。
实践表明，当使用新轮对或踏面刚旋削过，车辆蛇行运动的稳定性就很好，但经一 个阶段运用后，踏面迅速磨耗成凹形，这时轮轨接触点处的有效斜率随之增大，因此蛇 行运动的临界速度也因之下降。所以，日本在设计新干线电动车组时，为了提高临界速 度，将踏面斜率从１：２０改成１：４０。但是为了保证高速运行时蛇行运动的稳定性， 不得不增加旋修踏面的工作量。
５）减轻轮对及轴箱等簧下重量，对提高转向架蛇 行运动的临界速度是有利的。
中央悬挂装置中回转复原弹簧对转向架及车体起着回转复 原的作用，选择它的刚度值K2X较为重要。 中央弹簧装置横向间距对车体的横向平稳性有显著的影响， 所以必须从平稳性的角度来考虑
。
6 ) 其他参数：
轮对的摇头转动惯量与质量、转向架构架的摇头转动 惯量与质量、转向架定距、轴箱弹簧装置横向间距等，在 设计转向架时，对这些参数很少有选择的余地，同时它们 在可变动的范围内对转向架临界速度的影响也较小。
1. 影响转向架蛇行运动临界速度的ห้องสมุดไป่ตู้要因素:
(1) 轮对定位刚度K1x ，K1y： 轮对的纵向定位刚度值K1x和横向定位刚度值K1y对转向架蛇行运动的临界速度V起着决 定性的影响，所以在设计转向架时，必须选择各种不同的参数进行多方案比较，从而获得最 佳的匹配关系。 图４—１５表明某一客车转向架在各种不同的K1y值下，K1x与Vcr的关系。
（３）车辆定距2L对以车体摇头为主的蛇行运动影响较大
2L在某个值以下时，明显地出现不稳定的摇头蛇行，车体摇头蛇 行的范围随着 2L的增大而缩小。目前我国主型客车的2L＝１７米，这 个数值还是较为合适的。
（４）中央弹簧和轴箱弹簧的垂直刚度对车体蛇行运动的 临界速度影响不大
影响车体、转向架蛇行运动临界速度的因素很多，所以在设计车辆 时，特别要对转向架作多种方案的比较计算，以便根据垂直及横向的平 稳性、蛇行运动稳定性、通过曲线的稳定性等各种技术经济指标来全面 地考虑和选择各项参数。
4) 影响车体蛇行运动临界速度的其他参数还有:
（１）装设于中央弹簧装置中的横向阻尼对车体蛇行运动的稳定性影响 较大
（２）车体摇头惯性半径ρψ
为复杂
对车体蛇行的影响较
以车体下心及上心滚摆为主的车体蛇行不太受ρψ 的影 响，以摇头为主的车体蛇行则随ρψ 的变动有显著的变化。 当 ρψ 非常小的时候，下部临界速度非常高，但一旦出现车 体蛇行，在高速时也很难消除。随着ρψ 的增大，蛇行运动的 上部临界速度逐渐降低，而下部临界速度变化不大，因此蛇 行运动的不稳定区缩小，所以总可以找到能完全消除车体蛇 行运动的适当的ρψ 值。在设计车体时，希望ρψ 在５—7.5米 的范围内考虑车体的重量分配。