摘要：針對(duì)某機(jī)車車輛滾動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的異常振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行測(cè)試分析研究。對(duì)試驗(yàn)臺(tái)開展了振動(dòng)模態(tài)測(cè)試和振動(dòng)抑制措施研究。通過(guò)分析試驗(yàn)臺(tái)在空載和負(fù)載兩種情況下模態(tài)測(cè)試結(jié)果以及短時(shí)傅里葉變換分析，得出了試驗(yàn)臺(tái)振動(dòng)的時(shí)頻譜和主要參振模態(tài)；通過(guò)對(duì)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行有限元建模，提出了增加縱向加強(qiáng)桿以增加試驗(yàn)臺(tái)的剛度來(lái)提升模態(tài)頻率，以實(shí)現(xiàn)振動(dòng)抑制的目的。綜合對(duì)比測(cè)試結(jié)果，發(fā)現(xiàn)車輪轉(zhuǎn)頻與試驗(yàn)臺(tái)點(diǎn)頭模態(tài)或搖頭模態(tài)存在耦合現(xiàn)象，從而導(dǎo)致了振動(dòng)放大，這也是導(dǎo)致異常振動(dòng)的主要原因。針對(duì)異常振動(dòng)問(wèn)題，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)得出增加縱向連接桿可以降低振動(dòng)的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：滾動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)；異常振動(dòng)；模態(tài)測(cè)試；剛度

中圖分類號(hào)：TH69 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A doi：10.3969/j.issn.1006-0316.2024.07.008

文章編號(hào)：1006-0316 （2024） 07-0052-08

Research on Modal Test and Vibration Suppression of Railway Roller Rig

HU Yunxiong，CHEN Xiao，ZHANG Dengke

（ CRRC Zhuzhou Locomotive Co.， Ltd.， Zhuzhou 412001， China ）

Abstract：In this paper， testing and analysis of the abnormal vibration problem of the railway roller rig for locomotive is conducted， including vibration modal testing and research on vibration suppression measures. Through the analysis of the modal test results of the test rig under non-load and load conditions and the short-time Fourier transform analysis， the time-frequency spectrum and main vibration modes of the test rig are obtained. Through the finite element modelling of the test rig， the method of adding longitudinal reinforcement rods to increase the rig's stiffness is proposed， which raises the modal frequency and thus achieves the goal of vibration suppression. The test results reveal a coupling phenomenon between the wheel rotaion frequency and the test rig’s nodding head mode or shaking head mode， leading to the amplification of vibration， which is the main cause of abnormal vibration. To address the abnormal vibration problem， on the basis of the actual field measurement data， it is concluded that adding a longitudinal connecting rod could reduce the vibration.

Key words：railway roller rig；abnormal vibration；modal test；rigidity

伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，群眾生活水平的日益改善，高鐵的行車質(zhì)量變得越來(lái)越重要[1-2]。在我國(guó)高速車輛運(yùn)行速度和里程提高的同時(shí)，出現(xiàn)了越來(lái)越多的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)問(wèn)題，其原因與振動(dòng)損傷的影響密不可分。因此，迫切需要對(duì)軌道車輛的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行測(cè)試，為高速列車的設(shè)計(jì)提供可靠的測(cè)試依據(jù)[3]。

當(dāng)今軌道車輛整車動(dòng)力學(xué)性能測(cè)試的方法，主要分為兩種：一種是在線路上對(duì)車輛進(jìn)行測(cè)試，還有一種就是在滾振試驗(yàn)臺(tái)上測(cè)試。例如，日本的新干線以及德國(guó)ICE的高速列車在設(shè)計(jì)前期的性能優(yōu)化過(guò)程中，均采用了滾動(dòng)振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)。在國(guó)內(nèi)，比較知名的兩個(gè)滾振試驗(yàn)臺(tái)分別為西南交通大學(xué)的滾振臺(tái)以及青島四方車輛研究所的滾振臺(tái)，在我國(guó)的高速鐵路提速過(guò)程中，這兩個(gè)滾動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)都做出了重要的貢獻(xiàn)[4-6]。近年來(lái)，在整車試驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上，對(duì)機(jī)車和車輛的動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行了深入研究。Bruni等[7]提出了結(jié)合使用滾動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)和多體列車模型。使用多體模型參數(shù)來(lái)為試驗(yàn)臺(tái)的作動(dòng)器生成參考，并且為全尺寸滾振試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)建立了詳細(xì)的數(shù)學(xué)模型，包括作動(dòng)器控制單元，并通過(guò)與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比驗(yàn)證了模型的正確性。為了深入了解軌道車輛動(dòng)力學(xué)并且指導(dǎo)滾振試驗(yàn)臺(tái)的開發(fā)，彭波等[8]基于半車滾振試驗(yàn)進(jìn)行機(jī)車車輛動(dòng)力學(xué)研究，選取四種不同類型的機(jī)車車輛，通過(guò)建立虛擬樣機(jī)對(duì)仿真對(duì)象在半車試驗(yàn)工況和整車運(yùn)行工況下的動(dòng)力學(xué)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)滾振臺(tái)對(duì)新型轉(zhuǎn)向架的研究方面有著重要的作用。Chang等[9]模擬了高速鐵路在潮濕條件下的低粘著問(wèn)題。進(jìn)行了水潤(rùn)滑下高速黏附特性試驗(yàn)研究。研究了噴水量、輪軌接觸面粗糙度、運(yùn)行速度、水溫、軸重等因素對(duì)高速輪軌附著系數(shù)的影響，揭示并解釋了高速工況下輪軌粘連特性曲線的影響規(guī)律。

鮮榮[10]提出了模擬曲線的振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，試驗(yàn)臺(tái)能夠通過(guò)調(diào)整軌道輪一側(cè)的高度來(lái)模擬超高缺陷，通過(guò)調(diào)整內(nèi)外軌道輪的速度來(lái)模擬內(nèi)外軌道長(zhǎng)度之間的差異，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)列車通過(guò)曲線的模擬。張衛(wèi)華等[11]將試驗(yàn)車設(shè)置在振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行穩(wěn)定性試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，導(dǎo)出了車輛運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的極限循環(huán)圖，結(jié)果表明，在存在不規(guī)則軌道激勵(lì)的情況下，車輛的蛇行失穩(wěn)臨界速度比沒(méi)有激勵(lì)時(shí)更低，這表明在不規(guī)則線路的穩(wěn)定性測(cè)試更為重要。何建清等[12]研究了一種采用半主動(dòng)懸架控制的無(wú)搖枕轉(zhuǎn)向架。在滾動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行試驗(yàn)后，分析其試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)合理并且能在一定程度上改善車輛的橫向運(yùn)行特性。

然而，振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)本身的性能和可靠性也對(duì)試驗(yàn)產(chǎn)生很大的影響。在試驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)機(jī)車車輛滾動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的在試驗(yàn)時(shí)存在異常振動(dòng)問(wèn)題，從而導(dǎo)致列車也會(huì)在該狀態(tài)下產(chǎn)生異常振動(dòng)。模態(tài)分析作為結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的一種重要方法，在工程振動(dòng)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用[13-14]，通過(guò)模態(tài)分析可以更有針對(duì)性的進(jìn)行某階模態(tài)進(jìn)行分析，從而快速找出問(wèn)題原因。因此文章對(duì)試驗(yàn)臺(tái)開展了振動(dòng)模態(tài)測(cè)試和振動(dòng)抑制措施研究。通過(guò)分析試驗(yàn)臺(tái)在空載和負(fù)載兩種情況下模態(tài)測(cè)試結(jié)果以及短時(shí)傅里葉變換分析。綜合對(duì)比分析結(jié)果，分析產(chǎn)生異常振動(dòng)的原因并且提出改進(jìn)措施，最后，針對(duì)改進(jìn)的方案進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，改進(jìn)方案效果明顯。

1 試驗(yàn)對(duì)象及背景

1.1 滾振試驗(yàn)臺(tái)

1904年，大西部鐵路的斯溫登工廠首次使用了滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)來(lái)測(cè)試蒸汽機(jī)車的性能。在試驗(yàn)過(guò)程中，導(dǎo)輪的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)非常劇烈，并隨著速度的增加而變得越來(lái)越劇烈，這一現(xiàn)象為后來(lái)使用試驗(yàn)臺(tái)模擬軌道車輛的性能奠定了基礎(chǔ)。整車滾動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)和比例滾振動(dòng)臺(tái)模型已被證明是測(cè)試車輛動(dòng)力學(xué)的有力工具，不僅用于研究軌道動(dòng)力學(xué)，還用于驗(yàn)證模型、預(yù)測(cè)動(dòng)力學(xué)行為和開發(fā)新型軌道車輛[10]。根據(jù)GB/T 32358－2015《機(jī)車車輛臺(tái)架試驗(yàn)方法》可得，運(yùn)行穩(wěn)定性可通過(guò)兩種方式進(jìn)行測(cè)試：

試驗(yàn)臺(tái)純滾動(dòng)，由軌道輪轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)列車輪對(duì)一定的加速度進(jìn)行增速（每秒的速度增量不超過(guò)1.0 km/h），當(dāng)輪對(duì)開始出現(xiàn)周期性的失穩(wěn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)的運(yùn)行速度定義為蛇行失穩(wěn)線性臨界速度。當(dāng)車輛失穩(wěn)后，列車運(yùn)行速度降低，蛇行運(yùn)動(dòng)失穩(wěn)消失時(shí)的速度為非線性臨界速度。如果在試驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)失穩(wěn)，繼續(xù)加速至線路最高運(yùn)行速度的1.2倍。

試驗(yàn)臺(tái)滾動(dòng)振動(dòng)，軌道輪的速度將根據(jù)被測(cè)列車的具體情況進(jìn)行分級(jí)，從低速到高速，軌道頻譜將根據(jù)相應(yīng)的速度進(jìn)行激勵(lì)。在激振條件下，對(duì)轉(zhuǎn)向架構(gòu)架橫向加速度進(jìn)行10 Hz低通濾波，如果出現(xiàn)峰值有連續(xù)6次以上達(dá)到或超過(guò)極限值8 m/s2時(shí)即得到架失穩(wěn)臨界度。軌道不平順激擾下的實(shí)際臨界速度（vlim）是在激勵(lì)停止后當(dāng)輪對(duì)出現(xiàn)周期運(yùn)動(dòng)獲得的。如果車輛沒(méi)有出現(xiàn)失穩(wěn)，速度降低，當(dāng)蛇形運(yùn)動(dòng)消失則獲得非線性臨界速度（vc1）。在存在激勵(lì)的情況下，如果沒(méi)有發(fā)生失穩(wěn)，試驗(yàn)速度不得小于線路最大運(yùn)行速度的1.15倍。出現(xiàn)失穩(wěn)后試驗(yàn)速度不再提高。

本文所涉及的振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)布置如圖2所示，從控制室向試驗(yàn)臺(tái)看去，左側(cè)為1軸，右側(cè)為2軸，圖1（a）的四個(gè)滾輪分別代表了一、二、三、四位車輪，負(fù)載工況即轉(zhuǎn)向架和配重車體都施加在試驗(yàn)臺(tái)上，如圖1（b）所示。在進(jìn)行滾振試驗(yàn)時(shí)，由一二軸所連接的電機(jī)帶動(dòng)輪對(duì)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，以此來(lái)模擬列車在軌道上運(yùn)行。同時(shí)，兩個(gè)輪對(duì)分別與兩個(gè)慣性裝置相連，當(dāng)

列車制動(dòng)時(shí)，電機(jī)停止工作，輪對(duì)由慣性裝置驅(qū)動(dòng)，此時(shí)車輪也將存在一定的繼續(xù)往前的動(dòng)能，以此來(lái)模擬列車在運(yùn)行中的制動(dòng)工況時(shí)的慣性作用效果。

1.2 試驗(yàn)現(xiàn)象描述

從滾振臺(tái)組成可以發(fā)現(xiàn)，驅(qū)動(dòng)列車運(yùn)行主要是依靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾輪來(lái)實(shí)現(xiàn)，在使用滾動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，列車速度也越來(lái)越大。在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，每次當(dāng)列車速度增加至大約250 km/h的運(yùn)行時(shí)，所測(cè)試的車輛突然出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)多次觀察且分析數(shù)據(jù)顯示，在電機(jī)到達(dá)一定轉(zhuǎn)速時(shí)，試驗(yàn)臺(tái)的橫向和垂向耦合振動(dòng)不斷加劇，最后連帶著試驗(yàn)列車出現(xiàn)振動(dòng)異常。即在整個(gè)滾振試驗(yàn)中試驗(yàn)臺(tái)將會(huì)存在不利速度區(qū)間。因此本文將針對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的異常振動(dòng)的現(xiàn)象展開分析研究。

2 測(cè)試分析

針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題，根據(jù)轉(zhuǎn)速與頻率的關(guān)系，得出以下計(jì)算：

（1）

式中：f為頻率；為車輛前進(jìn)的速度；n為軌道輪階次，此時(shí)不考慮車輪的多邊形，因此取1；d為軌道輪直徑。

根據(jù)前試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，每次當(dāng)列車速度增加至大約250 km/h的運(yùn)行時(shí)，所測(cè)試的車輛突然出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，因此，取v＝250 km/h；此時(shí)不考慮車輪的多邊形，因此n取1；根據(jù)實(shí)測(cè)軌道輪直徑，取d＝1372 mm，計(jì)算得f＝16.12 Hz。即求得在此速度下試驗(yàn)臺(tái)的滾輪轉(zhuǎn)頻。因此，可以初步猜想出現(xiàn)異常振動(dòng)的原因可能是由于試驗(yàn)臺(tái)的滾輪轉(zhuǎn)頻和試驗(yàn)臺(tái)的模態(tài)存在耦合現(xiàn)象，從而導(dǎo)致了振動(dòng)放大現(xiàn)象。

在后續(xù)的分析中，分別對(duì)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了仿真和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)等方法，首先通過(guò)對(duì)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行有限元建模，利用仿真的方法對(duì)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行仿真分析，并且提出改進(jìn)提意見(jiàn)，再根據(jù)仿真計(jì)算結(jié)果得出改進(jìn)措施的有效性，進(jìn)而再利用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的方法加以驗(yàn)證。

2.1 仿真分析

根據(jù)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)圖紙建立三維模型，采用Hypermesh 2017軟件對(duì)滾動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的三維幾何模型進(jìn)行前處理，施加材料屬性以及相應(yīng)的載荷和約束。前處理好之后采用ANSYS 14.0進(jìn)行計(jì)算。所建立的有限元模型如圖4所示。

利用Hyperview 2017對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行后處理。滾動(dòng)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)有限元模型采用實(shí)體單元、質(zhì)量單元、梁?jiǎn)卧?、剛性單元等進(jìn)行劃分。實(shí)體單元的基本尺寸為35 mm。滾動(dòng)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)共劃分單元1 948 123個(gè)，節(jié)點(diǎn)數(shù)為556 551個(gè)。滾動(dòng)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主體結(jié)構(gòu)采用四節(jié)點(diǎn)四面體實(shí)體單元?jiǎng)澐郑瑔卧愋蜑閟olid 185，各個(gè)安裝座之間的螺栓采用梁?jiǎn)卧蛣傂詥卧M(jìn)行模擬，梁?jiǎn)卧愋蜑閎eam 188，剛性單元類型為cerig。三層平臺(tái)之間的弱連接通過(guò)等效連接剛度進(jìn)行模擬，接觸位置的彈性模量為550 MPa。

滾振臺(tái)的模態(tài)仿真結(jié)果如圖5所示，試驗(yàn)臺(tái)主要存在兩種主頻，一種為整體的點(diǎn)頭運(yùn)動(dòng)，另一種為左右箱體的搖頭運(yùn)動(dòng)。將仿真模態(tài)與實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，仿真與試驗(yàn)得到的模態(tài)頻率接近，振型相同。一階點(diǎn)頭運(yùn)動(dòng)仿真頻率為14.97 Hz，試驗(yàn)頻率16.04 Hz，搖頭仿真頻率為30.73 Hz，試驗(yàn)頻率為30.24 Hz。驗(yàn)證了該模型的準(zhǔn)確性。

根據(jù)以上的模態(tài)仿真結(jié)果可得出系統(tǒng)的固有頻率。由單自由度系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程可得：

（2）

式中： 為無(wú)阻尼單自由度系統(tǒng)的固有頻率； 為無(wú)阻尼固有角頻率，ωn＝ ，k為剛度，m為質(zhì)量。

從式（2）可以看出，通常方法是通過(guò)改變k值或m值來(lái)避免共振，或者改變兩者。在具有單自由度的無(wú)阻尼系統(tǒng)的情況下，基本思路是盡可能地增加系統(tǒng)的剛度避免共振，即在盡可能地減少質(zhì)量m的同時(shí)增加k的值。這增加了系統(tǒng)的固有頻率，使得系統(tǒng)的固有頻率在操作或激勵(lì)頻率范圍之外（或遠(yuǎn)離），以避免諧振。

然而，對(duì)于一般的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，考慮了阻尼，因此其固有頻率為阻尼固有頻率。無(wú)阻尼固有頻率和阻尼固有頻率之間的關(guān)系如下：

（3）

式中： 為阻尼固有頻率；ζ為阻尼比。

通常情況下阻尼對(duì)系統(tǒng)的固有頻率幾乎沒(méi)有影響。假設(shè)ζ＝5%，那么 ＝0.9988 ，因此，阻尼對(duì)系統(tǒng)的固有頻率的作用是很小的。

所以，在實(shí)踐中一般會(huì)遵循以下幾條原則：

（1）在不增加質(zhì)量的情況下增加系統(tǒng)的剛度，以增加系統(tǒng)的固有頻率；

（2）在不改變剛度的情況下增加質(zhì)量，以降低系統(tǒng)的固有頻率；

（3）增加阻尼以降低響應(yīng)，但會(huì)增加響應(yīng)范圍；

（4）減小阻尼以增加響應(yīng)，但會(huì)縮小響應(yīng)范圍；

（5）改變激勵(lì)函數(shù)以降低響應(yīng)。

因此，為了改變?cè)囼?yàn)臺(tái)的模態(tài)頻率，將采用上述的第一種方法，盡可能的提高試驗(yàn)臺(tái)的剛度從而提高系統(tǒng)的固有頻率。將鋼棒將滾輪支架與地面進(jìn)行連接，通過(guò)計(jì)算用四根40 mm粗、2500 mm長(zhǎng)的鋼棒將滾輪支架與地面進(jìn)行連接的方案，使得系統(tǒng)剛度增加從而使得一階模態(tài)振型發(fā)生改變。根據(jù)此方案，同樣通過(guò)仿真的方法對(duì)增加連接桿的試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行模態(tài)分析，仿真結(jié)果如圖6所示。點(diǎn)頭模態(tài)出現(xiàn)在二階頻率，由原來(lái)的14.97 Hz提高到26.26 Hz，搖頭模態(tài)頻率由30.73 Hz提高到38.22 Hz。

2.2 改進(jìn)驗(yàn)證

從上述仿真結(jié)果可以看出，通過(guò)在試驗(yàn)臺(tái)上增加連桿的方式可以將模態(tài)共振頻率提升，從而避免出現(xiàn)共振現(xiàn)象導(dǎo)致異常振動(dòng)的發(fā)生。因此，針對(duì)此方法的對(duì)整車滾動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行改進(jìn)，在每個(gè)軌道輪的承載處增加加強(qiáng)桿，如圖7所示。

根據(jù)仿真計(jì)算所得出的結(jié)果，接下來(lái)將通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)模態(tài)測(cè)試對(duì)滾振臺(tái)進(jìn)行實(shí)際模態(tài)測(cè)試，被測(cè)對(duì)象為滾動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的單個(gè)滾動(dòng)單元及其下面三層支撐平臺(tái)，共計(jì)個(gè)180采集通道，其中100g加速度傳感器12個(gè)、18g傳感器20個(gè)。試驗(yàn)工況分為以下三種：

工況一：滾動(dòng)臺(tái)無(wú)車體負(fù)載，無(wú)縱向連接桿；

工況二：滾動(dòng)臺(tái)無(wú)車體負(fù)載，安裝外側(cè)兩列縱向連接桿；

工況三：滾動(dòng)臺(tái)無(wú)車體負(fù)載，安裝四列縱向連接桿；

測(cè)試時(shí)速度級(jí)為0～300～0 km/h，即在每個(gè)工況下都由電機(jī)帶動(dòng)滾動(dòng)輪，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，輪對(duì)速度也逐漸提高，當(dāng)速度達(dá)到300 km/h時(shí)，電機(jī)停止工作，輪對(duì)由慣性裝置繼續(xù)驅(qū)動(dòng)，直至速度降為0 km/h。測(cè)點(diǎn)部分位置及傳感器圖如圖8、圖9所示。

圖8 模態(tài)測(cè)點(diǎn)布置圖

模態(tài)測(cè)試結(jié)果如表1所示，通過(guò)測(cè)試結(jié)果對(duì)比可以看出，安裝縱向連接桿后，滾動(dòng)臺(tái)箱體的縱向剛度得到明顯提升，進(jìn)而提升箱體點(diǎn)頭和搖頭模態(tài)頻率。對(duì)于試驗(yàn)臺(tái)整體點(diǎn)頭模態(tài)而言，僅安裝外側(cè)兩列縱向連接桿也可明顯提升模態(tài)頻率，在安裝全部縱向桿時(shí)，點(diǎn)頭模態(tài)的頻率提升了83.5%，對(duì)避開共振區(qū)起到了很好的效果。對(duì)于左右箱體搖頭模態(tài)而言，僅安裝外側(cè)兩列縱向桿時(shí)，相比原方案只有2 Hz的提升，因此需要安裝全部縱向連接桿，相比原方案提升9 Hz左右。

2.3 結(jié)果分析

根據(jù)以上的驗(yàn)證可得出，滾動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)在安裝加強(qiáng)桿之后的兩種主要模態(tài)頻率都得到了改變，從而能夠避免共振。因此，為了進(jìn)一步驗(yàn)證以上方法的有效性，通過(guò)在試驗(yàn)臺(tái)上安裝加速度傳感器，對(duì)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了0～300 km/h的試驗(yàn)，試驗(yàn)方法同工況一至工況三，所得出的加速度數(shù)據(jù)如圖10所示。從振動(dòng)加速度結(jié)果圖可以看出，在安裝加強(qiáng)桿后，試驗(yàn)臺(tái)的這個(gè)振動(dòng)加速度得到了小幅度的降低，并且提高試驗(yàn)臺(tái)相應(yīng)階數(shù)頻率能夠避免車速或者外在激勵(lì)產(chǎn)生的頻率和試驗(yàn)臺(tái)共振，從而也驗(yàn)證了所提出的措施的有效性。

3 結(jié)論與建議

針對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的異常振動(dòng)問(wèn)題，對(duì)試驗(yàn)臺(tái)開展了振動(dòng)模態(tài)測(cè)試和振動(dòng)抑制措施研究，分析了產(chǎn)生異常振動(dòng)的原因并且提出改進(jìn)措施，發(fā)現(xiàn)增加縱向加強(qiáng)桿可以提升試驗(yàn)臺(tái)振動(dòng)頻率，最后對(duì)改進(jìn)措施進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)模態(tài)試驗(yàn)驗(yàn)證。得出結(jié)論如下：

（1）試驗(yàn)臺(tái)主要存在2種主頻，其中15 Hz左右的主頻振型表現(xiàn)為整體的點(diǎn)頭運(yùn)動(dòng)，30 Hz左右的的主頻振型表現(xiàn)為整體的搖頭運(yùn)動(dòng)。

（2）安裝縱向連接桿可以明顯提升滾動(dòng)臺(tái)箱體縱向剛度，進(jìn)而提升箱體縱向點(diǎn)頭和縱向搖頭模態(tài)頻率。對(duì)于試驗(yàn)臺(tái)整體點(diǎn)頭模態(tài)而言，僅安裝外側(cè)兩列縱向連接桿也可明顯提升模態(tài)頻率，對(duì)于左右箱體搖頭模態(tài)而言，需要安裝全部縱向連接桿，相比原方案提升9 Hz左右。

（3）試驗(yàn)臺(tái)安裝連接桿后，兩種主頻都得到了提升，避免了試驗(yàn)臺(tái)的滾輪轉(zhuǎn)頻和試驗(yàn)臺(tái)的模態(tài)存在的耦合現(xiàn)象，進(jìn)而試驗(yàn)臺(tái)的異常振動(dòng)問(wèn)題得到了解決。

建議措施：

（1）在試驗(yàn)臺(tái)外側(cè)安裝加強(qiáng)桿，在有必要時(shí)需要在每個(gè)軌道輪的承載處增加加強(qiáng)桿；

（2）試驗(yàn)中快速通過(guò)共振區(qū)，即不利速度區(qū)間。

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