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為檢查軌道沿線狀況，專門設(shè)計(jì)制造一種軌道巡檢車，它為檢查軌道沿線狀況提供作業(yè)平臺(tái)，同時(shí)為維修運(yùn)輸提供牽引功能。巡檢車車輪包括走行輪和導(dǎo)向輪兩種，走行輪位于導(dǎo)軌正上方，承受車輛垂直方向的載荷，并通過與導(dǎo)軌的接觸產(chǎn)生牽引力和制動(dòng)力。導(dǎo)向輪通過導(dǎo)向系統(tǒng)與車體連接，并從側(cè)面以一定的預(yù)緊力緊貼導(dǎo)軌。導(dǎo)向輪和行走輪均為橡膠輪，與鋼輪相比，采用橡膠輪的巡檢車具有輪軌粘著系數(shù)大、曲線通過半徑小、輪軌噪聲低的優(yōu)點(diǎn)。
導(dǎo)向架作為車體和導(dǎo)向輪的聯(lián)接件，在行駛過程中起著保證巡檢車按照既定軌道行駛的關(guān)鍵作用，其強(qiáng)度與疲勞壽命顯得尤其重要。從某種程度講，車輛系統(tǒng)的運(yùn)行安全性由導(dǎo)向架的強(qiáng)度來保障。本研究采用有限元軟件和動(dòng)力學(xué)軟件結(jié)合的方式，既進(jìn)行導(dǎo)向架的結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度分析，又考慮動(dòng)態(tài)載荷，從而保證導(dǎo)向系統(tǒng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)一次滿足要求。
巡檢車共有8個(gè)走行輪和8個(gè)導(dǎo)向輪，采用8X4驅(qū)動(dòng)、8輪導(dǎo)向的布置型式。走行輪胎承受著車輛的垂向載荷并傳遞牽引力和制動(dòng)力給軌道。導(dǎo)向輪胎位于巡檢車的側(cè)面，通過對(duì)導(dǎo)向伸縮彈簧施加預(yù)緊力迫使導(dǎo)向輪緊貼導(dǎo)軌，保證車輛沿著軌道正確行駛。二分之一車輛平面機(jī)構(gòu)組成原理如圖所示。
由于軌道路面平坦，垂向振動(dòng)較小，巡檢車未設(shè)懸掛系統(tǒng);同時(shí)也無轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，而采用導(dǎo)向系統(tǒng)使其能在彎道上行駛。導(dǎo)向架是聯(lián)接導(dǎo)向輪和車體的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)為一弧形板加肋板型式，與車體螺栓聯(lián)接，與導(dǎo)向輪部件通過變剛度伸縮彈簧聯(lián)接。導(dǎo)向架的實(shí)體模型見圖所示。
巡檢車主要參數(shù)，軌道寬2800 mm、走行輪輪距2200 mm、導(dǎo)向輪橫向間距3200mm、走行輪胎外徑770 mm、導(dǎo)向輪胎外徑400 mm、車體質(zhì)量6600 kg、導(dǎo)向彈簧預(yù)緊力5000 N。
采用多體動(dòng)力學(xué)分析軟件(ADAMS)對(duì)巡檢車進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析時(shí)，首先需要建立車輛的動(dòng)力學(xué)模型。整車模型包括8個(gè)驅(qū)動(dòng)輪、8個(gè)導(dǎo)向輪、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、車身等，其中含9個(gè)構(gòu)件、4個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副、4個(gè)移動(dòng)副、8個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。模型包含車身的6個(gè)自由度，均衡梁的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度(共4個(gè))，均衡梁沿導(dǎo)槽的滑動(dòng)自由度(共4個(gè))，導(dǎo)向輪的滾動(dòng)自由度(共8個(gè))，總共22個(gè)自由度。ADAMS提供5種輪胎模型，本研究選用UA輪胎模型，該模型對(duì)全工況滑移有較好的仿真精度。
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