机车黏着极限态驱动装置结构共振研究

机车处于轮轨黏着极限状态运行时,轮轨黏着饱和及负斜率特性使得驱动轮对出现复杂的动力学现象。为了研究机车驱动装置受到轮轨动态激励的响应,首先研究黏着极限状态轮轨的黏滑特点及其引起轮对的动力学问题,然后建立机车的多体动力学模型,仿真驱动装置各结构部件的振动及其振动主频率,得出避免机车驱动装置结构发生共振的参数匹配原则。结果表明:机车处于黏着极限状态运行时,轮轨间黏滑状态会产生驱动轮对的纵向振动和驱动装置的自激振动等典型动态特征;驱动装置自激振动会激发基于结构固有频率的振动,且各结构振动会相互影响。因此,需合理选取牵引电机吊挂关节的刚度,避免基于电机点头振动固有频率及各结构部件固有频率的振动。特别是,若牵引电机转子旋转、轮对扭转振动和轮对纵向振动的固有频率一致,将引起驱动装置结构产生共振。     

高速动力车万向轴传动系统的扭转振动研究

通过分析高速万向轴传动式动力车万向轴传动系统的结构，建立了传动系统的扭转振动理论计算模型，特别考虑了万向轴附加力矩的影响，对万向轴传动系统进行了理论分析和数值计算，得到了高速动力车在起动和轮轨粘着瞬时下降后恢复时传动系统的振动响应。结果表明该万向轴传动系统结构合理，不会出现粘－滑振动失稳现象。     

对于Vmax=140km／h的电传动机车采用轴悬式驱动机构的可行性研究

为了响应我国主要繁忙干线提速要求，从理论上探讨了“对于Ｖｍａｘ＝１４０ｋｍ／ｈ的电传动机车采用轴悬式驱动机构”的可行性，采用六轴机车的垂向和横向非线性动力学模型程序，在相应参数不变的前提下，对轴悬式和架悬式机车进行了运行平稳性及轮轨动作用力，牵引电机工作状况的计算，得出了轴悬式六轴机车以１４０ｋｍ／ｈ运行时的轮轨动作用相当于架悬式六轴机车以１６０ｋｍ／ｈ运行的动作用力的结论。但前者的牵引电动机和齿     

重载机车垂向振动特性分析

随着重载列车运行速度和轴重的增加,列车对轮轨激扰的敏感性增强,深入研究重载机车振动特性及频率分布规律对确保重载列车的安全运行具有重要意义。基于重载机车双机牵引万吨列车线路试验,获得重载机车轴箱、构架以及车体的垂向振动加速度,分析重载机车在实际运行中各关键部件振动加速度峰值、振动频率分布和振动传递规律。研究结果表明:轨枕间距引起的垂向振动在轮对、构架和车体振动中均有明显体现;从轮轴、构架到车体的传递过程中,高频振动衰减明显。     

牵引电机横向约束装置对NJ2型机车横向振动性能的影响

NJ2型机车一系弹簧横向刚度过小,不能有效抑制轮对的横向振动.通过在转向架构架和端轴电机间加装横向拉杆,提高轮对横向等效定位刚度,可有效抑制轮对的横向振动.分析在转向架构架和端轴电机间施加横向约束后机车横向平稳性指标、端轴电机横向振动加速度、端轴轮对横向轮轨力及拉杆上的力的变化情况,得出约束刚度变化对机车横向振动性能的影响规律.     

轮轨系统高频振动响应

在特对异纳特性研究基础上，分析了轮轨耦合系统在轮轨表面粗糙度激励下的加速度响应，结果表明，轮轨高频振动主要以钢轨振动为主，轮对只在高频较窄频域振动强烈，并且车轮横向振动振幅超过垂向对应值。降低轮／轨导纳可以有效降低轮／轨高频振动响应，轮轨导纳合理匹配有利于轮轨系统响应的合理分配。     

机车—轨道耦合动力学理论及其应用

应用系统工程的思想，将机车系统与轨道系统作为一个整体大系统，提出了机车－轨道耦合动力学理论。文中建立了主要类型的机车－轨道统一模型；导出了弹性是性轴悬式电机驱动机车学微分方程；采用新型快速数值积分方法设计了机车－轨道耦合动力学的计算机仿真系统ＶＩＬＴ；通过进行铁路轮轨动力学试验，验证了机车－轨道耦合学理论方法的正确有效性，文章还运用ＶＩＬＴ仿真软件，详细分析并比较了弹性和刚性轴悬式电机驱动机车对轨     

动车组万向轴振动监控装置报警阈值分析

针对动车组万向轴运用过程中出现的轴承润滑不良导致的动平衡超标及传动系统异常振动而影响行车安全的问题,研制了车载万向轴振动监控装置。通过在齿轮箱体和电机上安装振动传感器,以齿轮箱和电机测点的万向轴转频频段的振动信号为特征量,实时监测万向轴的健康状态;根据不同动平衡量级万向轴在不同转速下测点加速度响应的仿真分析、台架试验验证以及不同线路运行动车组万向轴现车振动数据统计分析,制定并优化车载报警阈值,并根据故障分级提供车载预警和报警信息。     

CRH5型动车万向轴传动系统技术特征分析

CRH5型动车传动系统通过纵向布置的万向轴传递驱动力矩.本文利用多体动力学软件SIMPACK建立包含传动系统的单节CRH5型动车模型,讨论了驱动、制动和惰行3种工况下万向轴传动系统运动学和动力学性能,并在此基础上对反作用杆杆端关节参数进行优化.结果表明:驱动制动力矩改变齿轮箱转角,使得万向轴不满足等速传动条件,导致驱动力矩波动,引起传动系统强迫振动,对传动不利;反作用杆关节刚度决定齿轮箱偏转角度及其固有振动频率.刚度过小引起万向轴较大折角,而刚度过大使得传动系统固有振动频率与正常运行速度下万向轴强迫振动频率接近,从而引起共振,本文通过对传动系统分析,得出较为合理的系统参数选用范围.     

架悬机车驱动装置悬挂参数规律的研究

为了研究驱动装置悬挂参数对机车横向动力学性能的影响,提出3个刚体的机车横向振动简单模型,结合轮对横向随机响应的特点,分析不同速度下,驱动装置悬挂参数对机车受迫振动的影响。同时讨论了驱动装置和构架质量、空心轴横向合成刚度、一系横向刚度以及驱动装置横向阻尼对驱动装置悬挂刚度选配及横向响应的影响情况。结果表明:机车运行速度达到160 km.h-1后,驱动装置悬挂应采用弹性架悬方式,刚度在0.01 MN.m-1数量级,计算结果与详细模型是吻合的;质量和一系横向刚度的变化对刚性架悬机车影响比较大,对弹性架悬机车的影响小;分析弹性架悬机车驱动装置的振动,必须考虑空心轴横向合成刚度和低速运行工况。     

电传动机车轮轨动力学性能研究

采和机车－轨道耦合动力学理论与方法，研究了电传动机车与轨道的动态相互作用问题，以抱轴式驱动系统电力机车为例，建立了机车一轨道查互作用统一的模型，运用ＶＩＬＴ领导具软件分析比较了弹性和风性抱轴式电传动机车对轨道的动力作用及牵引电机的振动特性，文章还讨论了牵引中种悬挂方法以动力学性能影响的特征，从而指出其适应范围。     

轮轨空间耦合振动分析模型及其应用

合理处理了轮轨系统中振动的各种耦合关系，采用无限元方法消除了模型的边界效应，成功地建立了轮轨垂向－横向非线性空间耦合振动时变模型，并简要研究了轨道三角坑及复合不平顺的动力特性。     

基于虚拟样机的机车黏着控制研究

为了抑制轮对空转并最大限度利用轮轨黏着能力,需要开发基于虚拟样机和现代控制理论的机车黏着控制技术.建立了大功率机车牵引列车及电气牵引传动系统的机电一体化动力学模型,考虑到了大蠕滑率时轮轨黏着负斜率特性、电机磁饱和及转矩机械特性,对机车驱动过程进行仿真研究.提出通过检测同一转向架内不同轴之间的最大角速度差和角加速度差,实时计算轮轨黏着度,并采用模糊控制策略的黏着控制方法.仿真结果表明:在不同轨面及运行工况下,黏着控制使得轮轨有效黏着系数保持在黏着峰值,提高了机车的牵引性能;轮对的蛇行运动使得黏着控制中产生波动现象,波动频率与蛇行运动频率一致;针对不同结构参数机车和运行工况,黏着控制参数需要优化以达到最大的轮轨黏着利用率.     

相干分析方法及轴悬式机车电机刷架损坏原因的研究

机车现场试验测量到的振动信号是具有丰富频率范围的随机信号，如何从中获取有用的信息，分析引起振动的原因，则必须对测量信号作进一步的计算分析。对相干分析方法的基本原理作了简单的介绍，并利用此方法对轴悬式机车电机刷架因振动过大而损坏的原因－振动的能量来源进行了定量的分析，并就齿轮啮合振动和轮轨接触振动的能量传递特性进行了探讨。     

机车驱动装置悬挂方式探讨

分析了机车驱动装置悬挂方式对轮轨在垂向动作用力的影响,介绍机车驱动装置悬挂方式主要结构和技术特点,说明了不同驱动装置悬挂方式在机车的运用.     

轴悬式驱动装置和空心万向轴架悬式驱动装置的比较

在考虑电力机车车轴驱动装置的结构型式时,对用户来说可以有多种选择。轴悬式驱动装置和空心万向轴架悬式驱动装置是今天最常用的两种方案。文中介绍了电力机车车轴驱动装置的发展历史,提出了选用驱动装置的边界条件,从牵引性能和运行性能方面对其结构型式作了比较,进行了RAMS(即可靠性、可使用性、可维修性和安全性)分析和寿命周期成本分析,得出了相应的评价和结论。     

CRH5型动车组万向轴传动系统监控装置研制

经车辆长期运用统计发现,若CRH5型动车组万向轴系统发生万向轴轴承磨损、十字节单元包润滑不良、万向轴平衡块松脱等故障,则最终表现为万向轴动平衡指标超出线路运用标准,即万向轴产生动不平衡附加力矩和传动系统产生异常振动。针对此问题,开发研制了车载万向轴传动系统监控装置,用以实时监测万向轴状态,并可提供故障分级的预警、报警信息。该监控装置在齿轮箱体和电机上安装振动传感器,通过检测万向轴动不平衡引起的振动信号的时频特性,诊断故障信息。通过不同动不平衡万向轴在不同转速下测点加速度响应的仿真分析,以及不同动不平衡万向轴装车线路的验证试验表明,以齿轮箱和电机测点的万向轴转频频段的振动信号为特征量,能较好地反映万向轴的振动状态。     

CRH5型动车万向轴扭转振动分析

采用多刚体动力学软件SIMPACK建立包含传动系统的单节CRH5高速动车模型,对在万向轴波动附加力矩作用下引起的传动系统扭转振动进行分析,并给出万向轴扭转刚度合理的选用范围.研究结果表明:由于万向轴传动不等速性而产生波动附加力矩,导敏传动系统产生强迫振动;附加力矩的波动频率与动车运行速度有关,强迫振动的频率为万向轴输入轴旋转频率的2倍,附加力矩幅值与输入轴角速度的平方成正比;万向轴扭转刚度的选用应以传动系统固有频率避开正常运行时万向轴强迫振动频率为原则.建议选用的万向轴扭转刚度小于560 kN·m·rad-1.     

轮轨系统高频振动研究

通过建立轮轨系统高频振动模型,分析轮轨相互作用关系,给出车轮及钢轨的高频振动功率谱计算式,并且推导了车轮、钢轨阻抗特性,计算因轮轨表面粗糙度而引起的轮轨高频振动响应。表明大约在1300Hz以下频段,主要以钢轨振动为主,而在1300Hz以上频段,车轮振动占主导地位。     

高速动力车粘滑振动稳定性分析

建立了高速动力车粘滑振动稳定性计算模型，计算表明，高速动力车的粘滑振动稳定性较好，通过与电机空心轴架悬式驱动装置进行对比计算分析，进一步验证了高速动力车驱动装置的优越性，本文还分析了几种主要参数对粘滑振动稳定性的影响，以便进行参数优化。