低动力作用机车转向架理论分析及应用研究

论文摘要

随着列车的运行速度不断提高,轮轨动态相互作用越来越强,因此,设计低动力作用机车转向架是机车设计中的关键之一。本文基于车辆一轨道耦合动力学理论,借助于TTISIM仿真软件,围绕机车转向架低动力作用设计技术,进行理论分析和工程应用研究。首先建立了机车—轨道耦合动力学模型,该模型详细考虑了牵引电机(驱动系统)的悬挂特性,牵引电机具有5个方向运动自由度和空心轴具有3个方向自由度,且针对机车转向架各类横向非线性止挡结构,建立了符合其运动关系及特性的非线性止挡分析模型,基于SS7系列机车动力学性能现场试验结果,对机车—轨道耦合动力学模型及其理论计算结果进行了验证分析,结果表明,机车运行安全性指标、舒适性指标及各部件的动荷特性等理论计算值与试验测试结果均吻合较好。其次,计算研究了机车系统主要结构及悬挂参数对轮轨垂向动力性能的影响及规律,并提出了机车轮轨垂向低动力作用设计原理及设计技术,主要有:减小簧下质量可以有效的降低轮轨动力作用,而簧间质量和构架惯量对轮轨系统的垂向动力性能影响较小,低动力设计时可以忽略其影响;必须从轮轨大系统的角度对一系减振装置的阻尼系数进行优化;低动力作用的机车车轮踏面宜采用磨耗型。然后,综合研究了机车参数对轮轨橫向相互作用性能的影响,借此提出减轻机车轮轨横向动力作用的技术措施,主要有:一系水平定位刚度对轮轨横向动力作用影响较大,设计时还需兼顾机车的运动稳定性;二系纵向与横向刚度值、横向减振器阻尼等参数对轮轨横向相互作用影响很小,在进行低动力转向架设计时,可以忽略参数的影响;选取较小簧下质量,将使轮轨横向相互作用得到显著的降低。最后,结合工程实际,对低动力作用设计技术在时速160km提速机车和时速200km高速机车转向架设计中的应用情况进行了详细的论述,实践运用效果表明,本文提出的低动力设计技术可以解决工程中相关技术难题,能够满足设计需求,且效果良好。图76幅,表25个,参考文献128篇。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 序
• 1 绪论
• 1.1 选题目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本论文的研究工作
• 2 低动力作用机车转向架理论分析原理
• 2.1 低动力作用的分析研究思路
• 2.2 机车—轨道耦合动力学模型
• 2.2.1 机车—轨道空间耦合模型
• 2.2.2 机车/轨道系统运动方程
• 2.2.3 轮轨空间动态接触关系
• 2.3 计算机仿真技术
• 2.4 小结
• 3 理论仿真的试验验证
• 7E机车动力学试验结果的验证分析'>3.1 基于 SS_7E机车动力学试验结果的验证分析
• 3.1.1 动态曲线通过性能
• 3.1.2 直线运行平稳性能
• 3.1.3 侧向通过道岔性能
• 7D机车动力学试验结果的验证分析'>3.2 基于 SS_7D机车动力学试验结果的验证分析
• 7C机车动力学试验结果的试验验证分析'>3.3 基于 SS_7C机车动力学试验结果的试验验证分析
• 3.4 小结
• 4 机车轮轨垂向低动力作用研究
• 4.1 垂向动力作用评价体系
• 4.2 参数对轮轨垂向动力性能影响的研究
• 4.2.1 簧下质量
• 4.2.2 簧间质量
• 4.2.3 构架惯量
• 4.2.4 一系悬挂垂向阻尼
• 4.2.5 车轮踏面
• 4.3 小结
• 5 机车轮轨横向低动力作用研究
• 5.1 轮轨横向动力作用评价体系
• 5.2 一系悬挂参数
• 5.2.1 一系横向刚度
• 5.2.2 一系纵向刚度
• 5.3 二系悬挂参数
• 5.3.1 二系横向刚度
• 5.3.2 二系纵向刚度
• 5.3.3 二系横向阻尼
• 5.4 簧下质量
• 5.5 小结
• 6 时速160km提速机车低动力作用转向架设计研究
• 6.1 研究背景
• 7E原型机车横向振动特性分析'>6.2 SS_7E原型机车横向振动特性分析
• 6.3 机车轴箱原始参数分析
• 6.3.1 轴箱刚度测量
• 6.3.2 机车运动稳定性
• 6.3.3 轴箱悬挂参数优化研究
• 6.4 减振器工作状态对机车非线性振动的影响
• 6.4.1 二系横向减振器工作状态的影响
• 6.4.2 抗蛇行减振器工作状态的影响
• 6.5 参数优化后整车动力性能分析
• 6.5.1 车体横向振动特性
• 6.5.2 构架横向振动特性
• 6.5.3 蛇行运动稳定性能
• 6.5.4 动态曲线通过性能
• 6.5.5 直线运行平稳性能
• 7E机车的实际效果及运用情况'>6.6 改进设计后 SS_7E机车的实际效果及运用情况
• 6.7 小节
• 7 时速200km高速机车低动力作用转向架设计研究
• 7.1 研究背景
• 7.2 机车系统部分参数优选
• 7.2.1 一系悬挂纵向刚度的影响
• 7.2.2 一系悬挂横向刚度的影响
• 7.2.3 转向架轴距的影响
• 7.3 簧下质量对轮轨动力作用的影响
• 7.4 轮轨垂向动态相互作用性能分析
• 7.4.1 机车以200km/h速度通过钢轨焊接接头时的动力作用
• 7.4.2 机车以200km/h速度通过道岔时的动力作用
• 7.4.3 机车以200km/h速度在快速客运专线上的随机动力响应
• 7.5 轮轨横向动态相互作用性能分析
• 7.5.1 曲线通过性能分析
• 7.5.2 机车侧向通过道岔动力响应分析
• 7.6 小节
• 8 结论
• 8.1 结论
• 8.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集