基于Simpack转K3型转向架斜楔减振的建模方法

货车转向架要求在空重车工况下，整车都具有良好的减振性能，需要在不同的载重下具有不同的减振阻力，斜楔式摩擦减振器能实现该功能。在转K3型转向架中，斜楔放置在轴箱与构架之间，属于一系悬挂。在轴箱的另一侧，导框座内装一橡胶块，成功地实现了轮对的纵向弹性定位，使得转向架在保持较高的直线稳定性的前提下，仍然具有较好的曲线通过性能在曲线通过时，降低了轮轨间的横向动作用力，减少了轮轨磨耗。

 图 转K3型转向架一系减振结构

以下是基于Simpack建的有关斜楔减振的动力学模型。

1. 斜楔的铰接。

铰接在轴箱上，使用25号铰，只放开三个平动自由度，约束转动自由度。

2. 斜楔的约束

(1)主摩擦面（斜楔与轴箱之间的接触面）处的约束。由于在重力分量的作用下，斜楔与轴箱始终是接触的，因此主摩擦面只限制x方向平动，其余放开（其实也只放开了y、z方向，在定义铰接时，就没考虑转动自由度）。

(2)副摩擦面（斜楔与构架之间）处的约束。由于斜楔是安装在构架中的导框里面，两者只能沿着斜面相对运动，只有x方向的运动，其余两个方向的平动被约束住了。特别需要注意的是：需要根据斜楔与构架导框接触面的倾角来定局部坐标系，确定x、y、z轴的方向。下图中的坐标系已经转了一个角度（斜楔与构架导框接触面的倾角）。

3. 斜楔摩擦力的设置

(1)主摩擦面处的摩擦力。由于斜楔与轴箱只限制住了x方向，两者之间在y、z方向具有相对运动，所以使用 2D摩擦力 ，只需要设定摩擦面的法向，即x轴。 正压力是两者之间的x方向约束力。

(2)副摩擦面处的摩擦力。由于斜楔与构架限制了y、z方向，两者只在x方向具有相对运动，所以使用1D摩擦力，需要设定摩擦力的方向，即x轴。正压力是两者之间的z方向的约束力。

4. 轮对的纵向弹性定位设置

在轴箱的另一侧，导框座内装一橡胶块，成功地实现了轮对的纵向弹性定位。在构架与轴箱之间创建5号力元，使用函数来定义两者之间的弹性纵向力。

弹性纵向力函数如下图。

5. 纵向弹性定位侧的摩擦力设置

由于在弹性定位侧也有磨耗板，构架与轴箱在该处也有摩擦力。轴箱在x方向与构架限制在一起，在y、z方向具有相对运动，所以使用2D摩擦力，只需要设定摩擦面的法向，即x轴。正压力是两者之间的弹性纵向力。

斜楔不仅在转K3型转向架上使用了，在转K6型转向架也使用了，不过在转K6型转向架中，斜楔是位于侧架与摇枕之间，属于二系悬挂，建模方式类似。

The End

文章来源：CAE和Dynamics学习之友