机车轴间轮径差对其动力学性能影响的仿真分析

为了遵守车轮轮径差限度要求,在机车检修作业中旋修擦伤或磨耗车轮时经常需要对同机车其他未伤损车轮也进行旋修,往往会造成极大的浪费.鉴于此,以某三轴转向架电力机车为研究对象,采用仿真分析方法研究了不同轴位的轮径差对机车动力学性能的影响.采用SIMPACK软件建立机车动力学分析模型,计算了只对第一位转向架单个轮对旋修时机车的动力学响应.结果表明,各种工况下机车运行安全性指标均未超出限度值,在制定轮对旋修方案时从机车运行安全性的角度考虑可适当放宽机车同一转向架轮径差限度要求;但由于各轴轮对存在轮径差会对轮轨垂向力和机车的运行安全性指标产生一定的影响,同时也会对各轴牵引电机的工作性能产生影响,因此具体的轮径差限度值要通过进一步的试验和仿真研究来确定.     

不同轮径转向架对车辆动力学性能影响分析

为研究不同轮径转向架动力学性能差异,基于车辆动力学和赫兹非线性接触理论,在恶劣线路下,采用2种不同轮径转向架的机车模型进行分析。主要考察研究轮径由1 050mm变为1 250mm,车辆的簧下质量有一定程度的增大时,对机车动力学性能以及轮轨接触磨耗的影响。结果表明,轮径增大后轮对、构架频响特性差异很小,通过赫兹非线性接触理论进行分析发现,轮径增大轮轨弹性变形增大,接触面积随之增大;黏着力与黏着系数同时变大,所传递的切向力升高,蠕滑力减小,轮对踏面磨耗功率降低,踏面磨耗得到一定改善。结果还表明,随着轮径增大车体质心的升高,在不同速度下车体平稳性指标发生一定的恶化,而一系簧下质量增大又降低了转向架临界速度。     

机车非线性稳态曲线通过的一个实用计算方法

前言机车通过曲线时所产生的轮缘力和侧压力是检验轮缘和钢轨磨耗以及机车通过曲线安全性的极其重要的因素。我国干线内燃、电力机车大多采用三轴转向架,由于轴距长、线路小半径曲线多,因而轮缘和钢轨的磨耗严重。按照传统的摩擦中心论的计算方法,难以分析转向架结构参数对轮轨侧压力和轮缘力的影响,而蠕滑导向理论,对于大功率机车在小半径曲线区段运行尚难以应用。为此,本文提出一个实用的计算方法,将整台六轴机车用21个自由度(四轴机车为17个自由度)按稳态曲线通过模型进行描述、计算,因此能比较完整地分析转     

重载机车曲线工况下耦合连杆的载荷分析

分析了曲线工况下转向架径向机构的受力情况。首先根据DF8B内燃机车径向转向架的力学简化模型,推导出曲线工况下耦合连杆的受力公式,然后利用多体动力学软件SIMPACK建立了DF8B内燃机车的动力学模型并进行动力学仿真分析,通过仿真结果对理论公式进行验证。在此基础上,研究了运行线路的曲线半径、外轨超高、机车运行速度、轨道不平顺、机车车轮轮径以及转向架结构参数对耦合连杆载荷的影响。结果显示,机车运行速度每增加20 km/h,连杆载荷大约增加25~30 k N,连杆偏距分别增大10%、20%时,连杆载荷分别减小8.8%和16.5%。     

客车轮径差对列车运行影响分析

列车在运行中受各种因素的影响,轮对轮径不可能完全一致,过大的轮径差会影响到列车的运行。本文通过分析转向架轮对轮径差可能给列车运行造成的影响,提出了轮径差与轴承温升、曲线通过、踏面及轮缘故障的关系。     

轮对间隙对可变轨距机车动力学性能的影响研究

基于动力学仿真分析，建立了一种适用于1 435/1 520 mm轨距转换的25 t轴重变轨距转向架机车的动力学模型；重点计算了轮对周向间隙和轴向间隙（统称为轮对间隙）对轮轨相互作用的影响，分析了轮对间隙增大对机车运行性能影响，结合相关动力学指标对各项动力学性能进行评定。分析结果表明：变轨距机车考虑轮对间隙后，机车在相同运行条件下的轮轨垂向力、轮轴横向力、轮对垂向加速度和轮对横向加速度峰值略有增大，但增幅在可接受范围内；考虑轮对间隙由设计值增大到磨耗限值时，变轨距机车运行稳定性和平稳性指标略有变差，但各项指标值均在标准规定的限值范围内，表明25 t轴重变轨距机车的轮对间隙设计限值合理可行。     

采用小齿轮空心轴驱动装置的三轴转向架技术方案研究

小齿轮空心轴驱动装置可应用于1 050 mm轮径的高速机车转向架，其特点是可有效减轻轮对驱动装置。文中对采用小齿轮空心轴驱动装置的三轴转向架进行了研究，该转向架基于某集成式双源机车的运用需求，针对三轴转向架中间轮对横动量较大的特点，明确了转向架设计目标，重点阐述驱动装置的结构、联轴器的选型、电机顺置和对置的对比分析以及转向架的主要结构组成等。研究结果表明，转向架各项性能均能满足设计要求，相较于采用1 250 mm轮径、轮对空心轴驱动结构的轮对驱动装置，每条轮驱减重2 t以上，轻量化效果显著。     

轮径差对车辆动态曲线通过的影响

主要分析了轮径差对动态曲线通过的影响,并利用相关的动力学软件对其进行了仿真计算分析,理论推断出了不同种类的轮径差对动态曲线通过的影响规律。轮径差包括等值同相轮径差、等值反相轮径差、前轮对轮径差和后轮对轮径差。仿真结果表明:等值同相轮径差会影响铁道车辆的动态曲线通过性,轮径差越大影响越明显;等值反相轮径差和前轮对轮径差则是随着轮径差的增大反而有利于铁道车辆的动态曲线通过性;而后轮对轮径差对动态曲线通过的影响不明显,仿真出来的横向力和脱轨系数曲线的规律基本是一致的。     

33t轴重内燃机车方案及机车曲线黏着问题研究

针对我国30 t轴重重载技术体系中还没有30～33 t轴重内燃机车的现状,基于25 t轴重HXN3机车技术平台,提出33 t轴重内燃机车分别采用三轴传统转向架和三轴径向转向架2种基本方案。建立机车发挥牵引力时的动力学模型,通过理论分析和数值仿真研究机车曲线通过时导向轮对车轮横向蠕滑率的特点及其对纵向黏着力的影响,并基于总蠕滑率的考虑给出曲线黏着计算公式。针对大半径、小半径两类曲线,对比研究径向转向架和传统转向架通过曲线时导向轮对左右侧车轮黏着系数和蠕滑率的特点,揭示采用径向转向架对改善曲线黏着的优势。研究结果可为今后我国研制大轴重、高黏着内燃机车转向架提供参考。     

轮对不对称磨耗对车辆动力学性能的影响

高速列车服役过程中,轮对的不对称磨耗对车辆的动力学性能有重要影响。文中采用多体动力学方法,建立车体动力学模型,通过仿真计算研究了轮对不对称磨耗对车辆动力学指标的影响,得出如下结论：随着轮径差的增大,车辆的稳定性、平稳性及曲线通过性能等都有不同程度的下降。因此,高速列车服役过程中应加强轮对状态检测,以保证列车运营的安全性。     

轮径差对三大件转向架轮缘磨耗影响的对比分析

应用SIMPACK软件建立装用三大件转向架的某型敞车重车动力学模型,结合Archard磨耗模型预测车轮磨耗趋势,对比分析了4种不同形式轮径差对轮缘磨耗的影响规律。结果表明:在4种形式轮径差下,轮径差小于6mm时,导向轮对小半径车轮磨耗发生在踏面区域;轮径差大于6mm后将发生轮缘磨耗;后轮对轮径差导致小半径车轮磨耗集中在踏面区域内,磨耗深度相对均匀,车轮呈现面磨耗趋势;其他形式轮径差大于6mm后将导致小半径车轮轮缘磨耗显著,车轮呈现点磨耗趋势。     

重载铁路小半径曲线钢轨波磨对机车曲线通过安全性的影响研究

随着机车轴重的不断增加,轮轨磨耗加剧,重载铁路小半径曲线上的钢轨波磨越发普遍。文章基于车辆系统动力学理论,建立C_0-C_0型30 t轴重重载机车模型,利用MATLAB软件模拟小半径曲线上的钢轨波磨作为外部激扰输入,研究了小半径曲线钢轨波磨对机车曲线通过安全性的影响。结果表明,轮轨垂向力随着波磨波深的增大而增大,随着波长的增大而减小,当机车以不低于70 km/h的速度通过小半径曲线钢轨波磨区间时,极有可能出现轮轨瞬时脱离现象。为了保障机车曲线安全通过,以动态轮重减载率、脱轨系数和倾覆系数为评价指标,针对小半径曲线上不同波深和波长的钢轨波磨,给出了行车速度建议:对于波长为300 mm、波深为0.8 mm的钢轨波磨区间,机车安全通过速度不能超过70 km/h;当波磨进一步发展,波深达到1.0 mm时,机车安全通过速度不能超过60 km/h。     

初始轮径差对高速列车动力学性能的影响研究

利用多体动力学软件SIMPACK,针对某高速列车转向架中存在的初始轮径差进行动力学仿真,并依据其仿真结果研究初始轮径差的限度制定标准。结果表明:初始轮径差在-0.5~+0.5mm的范围内,对列车运行稳定性与轮轨磨耗影响较大,对曲线通过安全性影响较小,对列车运行平稳性几乎没有影响。仿真结果对动车组目前规定的初始轮径差限度的进一步完善具有指导意义。     

轨道参数对单轴转向架曲线通过性能的影响

为研究轨道参数对单轴转向架曲线通过性能的影响,运用SIMPACK软件建立了单轴转向架车辆动力学模型,采用轮轨横向力、脱轨系数、轮重减载率等作为评价指标,对曲线半径、超高、轨距等轨道参数进行仿真分析。结果表明:曲线半径、轨距和轨底坡对车辆运行性能的影响较为显著,随着曲线半径的增加,各项指标最大值均减小,增大曲线半径能够提高钢轨的使用寿命;曲线上设置适量欠超高能够改善运行性能,提高车辆安全性;小半径曲线上适当加宽轨距和增大轨底坡可以减小轮轨作用力,提高车辆曲线通过性能,减轻轮轨磨耗,延长钢轨使用寿命。     

基于轮对安装偏转角和轮径差的高速列车车轮磨耗研究

建立有初始安装偏转角和轮径差的轮对受力平衡方程,计算LM、LMA和S1002等3种踏面轮对处于平衡时的轮对冲角和横移量.以国产高速列车为例建立车辆动力学模型,基于FASTSIM算法和Braghin踏面磨耗模型分析初始安装偏转角和轮径差对车轮磨耗的影响.结果表明:初始安装偏转角对平衡后轮对冲角影响较大,轮径差主要影响轮对横移量;低的踏面等效锥度在制造误差存在时更容易形成大的轮对冲角和横移量;初始安装偏转角和轮径差会导致车轮出现严重的偏磨,且磨耗率随着偏转角和轮径差的增加而急剧增大;有安装偏转角和轮径差时,踏面等效锥度越大,车轮踏面磨耗率越小;运行速度对车轮磨耗的影响与初始安装偏转角和轮径差的大小有关.     

3轴转向架轴箱横动量配置初探

CKD_(7F)型机车是为越南铁路生产的干线客、货运米轨电传动内燃机车。机车轴式采用C0 -C0 ,轴重为13t。根据轴承的结构型式 ,一系悬挂中间轮对采用了有违传统 3轴转向架的配置。用SIMPACK动力学软件对横动量、定位刚度对机车动力学性能的影响作了定量分析 ,分析认为该配置是可行的。经过运行试验、动力学试验和运用证明机车具有良好的动力学性能和曲线通过性能。现简要介绍该转向架的一系悬挂结构、参数、主要结构特点和分析、试验结果。     

适应小半径米轨线路的转向架方案比选分析

针对山区小半径米轨线路的特点，对3B0机车和装有径向转向架的2C0机车两种6轴机车的转向架方案进行动力学计算分析比较，得到了两种机车均符合80km/h运行速度要求和从实际出发选用径向转向架2C0机车更为有利的结论。     

轮径差对车辆非线性临界速度的影响

运用多体动力学软件SIMPACK研究了轮对存在等值同相轮径差和等值反相轮径差条件下车辆的非线性临界速度,并和轮对无轮径差对应的结果进行了对比。计算结果表明:不同轮径差状态下,车辆的非线性临界速度变化不同,但临界速度的变化趋势相同。对等值反相轮径差条件下轮对的运动规律进行了仿真分析,结果表明,前后轮对单独出现轮径差的条件下,虽然轮径差相同,但轮对的运动规律并不是简单的反相对称关系,而是与轮径差所在的轮对位置密切相关。     

对迫导式机车用三轴转向架曲线通过性能的分析研究

铁路货运提速要求有功率更大、重量更重的机车。为了不使其轴重超限，每台机车上要有２台三轴转向架或３台二轴转向架。重型机车采用迫导式转向架可以降低曲线通过时轮轨间的横向力。本文介绍了迫导式三轴转向架的曲线通过性能和运行稳定性方面的数值分析。在分析中，当该转向架的转向联杆杠杆经、转向联杆上部弹簧刚度、车轮踏面锥度、轮对支承刚度变化时，对稳定运行的车轮横向力和临界速度进行了数值验证。此外还研究了提高临界速     

架悬C0-C0轴式机车电机布置及悬挂的研究

为了开发我国200 km/h速度等级的C0-C0轴式六轴机车新型转向架,本文采用多刚体动力学软件SIM-PACK建立了详细的C0-C0轴式机车动力学模型,比较了电机采用顺置和一、二与五、六位电机对置布置时,驱动装置刚性和弹性悬挂条件下,机车的稳定性、直线运行性能和曲线通过性能,指出:采用电机对置,可以提高机车的稳定性,降低直线和大半径曲线运行的轮轨横向力;采用驱动装置弹性架悬结构,更有利于提高机车稳定性和减小轮轨横向力,减弱机车对线路条件的敏感性,尤其是改善机车运行速度超过140 km/h后的横向动力学性能。采用电机对置和驱动装置弹性悬挂结构的C0-C0轴式机车可以满足200 km/h速度的运行要求,是新型转向架的最优设计方案。