弹性车轮等效刚度对车辆动力学性能的影响

杨 阳，丁军君，李 芾，蒋 宽

(1.西南交通大学 机械工程学院，四川 成都 610031；2.广州电力机车有限公司 技术中心，广东 广州 510850)

弹性车轮在轮芯与轮箍之间安装橡胶件，使其在三维方向上的刚度与刚性车轮相比变得更加的柔软，从而能明显降低轮轨噪声，减小轮轨作用力，缓和冲击，提高运行平稳性[1]。由于上述特性，弹性车轮在城轨车辆上开始逐渐使用。根据橡胶件结构不同弹性车轮可分为剪切型、压缩型和压剪复合型。压剪复合型弹性车轮橡胶件呈V型布置，通过改变V型角度可以合理匹配轴向和径向刚度。这种弹性车轮安装检修比较方便，得到了广泛运用，代表着弹性车轮的发展方向[2]。

弹性车轮的性能受到越来越多的关注，文献[3]建立了弹性车轮的轮轨垂向动力学计算模型，研究其对轨道及周围环境振动的影响，计算结果表明在其他参数不变的情况下采用弹性车轮后轮轨垂向力可降低至70%。文献[4]建立用于计算轮轨噪声预测与动态作用的模型，分析弹性车轮的扁疤对道床振动的影响。文献[5]提出了基于弹性车轮轮箍相对于轮芯6向刚度的动力学复合模型，并就弹性车轮对车辆的临界速度、平稳性、曲线通过性能和轮轨磨耗等指标的影响进行研究。但上述研究均未考虑弹性车轮等效刚度数值变化对研究结果的影响，以及弹性车轮等效刚度的影响因素。

等效刚度是弹性车轮的重要参数，目前应用的不同类型弹性车轮等效刚度差距较大，如Bochum 54型弹性车轮的径向刚度为80 kN·mm-1、轴向刚度为9 kN·mm-1；……