機(jī)車驅(qū)動(dòng)裝置懸掛結(jié)構(gòu)及參數(shù)的研究.pdf

1、隨著我國鐵路運(yùn)營速度的不斷提高，準(zhǔn)高速機(jī)車普遍出現(xiàn)了橫向動(dòng)力學(xué)性能較差的現(xiàn)象，與驅(qū)動(dòng)裝置懸掛有關(guān)的問題時(shí)有暴露。近年國外機(jī)車工業(yè)雖然在大量新型機(jī)車上卓有成效地運(yùn)用了驅(qū)動(dòng)裝置彈性懸掛結(jié)構(gòu)，但仍缺乏深入的理論研究；我國對(duì)該結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)還是一片空白。國外200km/h等級(jí)機(jī)車基本上是四軸(即2B0軸式)的，因此，開發(fā)我國六軸(即2C0軸式)200km/h等級(jí)新型機(jī)車面臨著巨大地挑戰(zhàn)。研究驅(qū)動(dòng)裝置懸掛結(jié)構(gòu)參數(shù)和彈性懸掛機(jī)理，以及2C0軸式200k

2、m/h等級(jí)機(jī)車方案，已成為我國鐵路發(fā)展亟需解決的關(guān)鍵問題。 本文首先采用三個(gè)剛體的簡單模型，結(jié)合輪軌橫向運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，針對(duì)不同軸式、結(jié)構(gòu)及參數(shù)的機(jī)車進(jìn)行振動(dòng)分析，通過動(dòng)力學(xué)分析，闡明了驅(qū)動(dòng)裝置彈性懸掛的機(jī)理：通過調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置與構(gòu)架間的縱、橫向連接剛度，可以改變驅(qū)動(dòng)裝置的振動(dòng)頻率，從而避開輪對(duì)橫向運(yùn)動(dòng)主要頻率，并將驅(qū)動(dòng)裝置與構(gòu)架、輪對(duì)的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分開，抑制了驅(qū)動(dòng)裝置與構(gòu)架、輪對(duì)間動(dòng)態(tài)慣性力的傳遞。 然后采用隨機(jī)不平順非線

3、性時(shí)域響應(yīng)分析方法，利用多體程序SIMPACK建立機(jī)車完善的非線性模型，驗(yàn)證了簡單模型分析的結(jié)果——驅(qū)動(dòng)裝置彈性懸掛要求驅(qū)動(dòng)裝置在構(gòu)架上的縱、橫向懸掛剛度在0.01MN/m數(shù)量級(jí)。因此采用吊桿懸掛是實(shí)現(xiàn)彈性架懸的重要結(jié)構(gòu)方式，利用吊桿傾斜產(chǎn)生的重力復(fù)原剛度作為等效剛度，吊桿長度在0.2～0.7m的范圍內(nèi)變化都可以滿足驅(qū)動(dòng)裝置彈性懸掛的剛度需要。 本文比較了剛性和彈性架懸式機(jī)車的動(dòng)力學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)機(jī)車運(yùn)行速度在140km/h以上時(shí)，

4、采用驅(qū)動(dòng)裝置彈性架懸可以大大降低機(jī)車在直線和大半徑曲線高速運(yùn)行時(shí)的輪軌橫向力，改善機(jī)車的橫向性能和電機(jī)工作條件，有效地減小機(jī)車對(duì)線路和參數(shù)變化的敏感性。運(yùn)行速度越高，彈性比剛性架懸式機(jī)車有更大的優(yōu)勢。 詳細(xì)研究了2C0軸式200km/h等級(jí)機(jī)車在驅(qū)動(dòng)裝置剛性和彈性懸掛時(shí)，采用電機(jī)順置與對(duì)置方案的動(dòng)力學(xué)性能，說明采用驅(qū)動(dòng)裝置彈性對(duì)置方案的優(yōu)越性，同時(shí)指出必須設(shè)置合理的驅(qū)動(dòng)裝置止檔間隙才能保證小半徑曲線通過性能。在機(jī)車一些重要工作條

5、件，如：牽引、制動(dòng)和周期不平順等時(shí)，分析了牽引桿向車體中部和端部牽引對(duì)機(jī)車性能的影響，提出在直線和大半徑曲線工況，除了進(jìn)行按運(yùn)行速度相應(yīng)的不平順等級(jí)的隨機(jī)不平順計(jì)算外，應(yīng)該采用敏感波長的周期不平順進(jìn)行校核。 最后討論了軸懸式機(jī)車電機(jī)吊掛剛度、半體懸式動(dòng)力車驅(qū)動(dòng)制動(dòng)單元懸掛剛度和耦合減振器特性。計(jì)算結(jié)果的趨勢與線路試驗(yàn)結(jié)果相吻合。 本文利用了多體程序SIMPACK進(jìn)行模擬分析，因而考慮了各種非線性因素和運(yùn)用條件，并進(jìn)行不同