轨道交通牵引动力传动系统动力学研究综述

为了提升轨道车辆牵引动力传动系统的动态服役性能,保障服役可靠性与安全性,分析了牵引动力传动系统的动力学研究现状与发展趋势,研究了齿轮动力学、滚动轴承动力学和机电耦合效应的分析理论与研究方法,探讨了其未来的研究重点和发展方向。研究结果表明:在牵引动力传动系统动力学研究中,主要采用集总参数法进行耦合动力学建模,重点考虑齿轮时变啮合刚度和轮轨激扰等动态激励,分析齿轮传动与车辆系统的耦合振动特性;在轨道机车车辆滚动轴承动力学研究中,主要分析了轴箱轴承、电机轴承、电机抱轴承、齿轮箱轴承4种不同滚动轴承的动态特性;正在逐步深入开展基于转子动力学和机电耦合效应的机车牵引电机控制策略、谐波转矩抑制、故障激励机理及特征的研究;牵引电机、齿轮传动、轴承等关键部件的研究相对独立,未充分考虑彼此间的动态耦合关系,尚未揭示动力学相互作用机制;在前期研究基础上,今后重点关注的主要研究方向是进一步考虑整车服役环境影响,深入研究牵引动力传动系统关键零部件的动态特性、载荷识别、疲劳寿命、故障机理、故障诊断、性能演变规律与状态监测,探索新型牵引动力传动系统动力学特性。      

基于正交试验的轴箱内置式高速动车驱动系统悬挂刚度优化方法

驱动系统作为高速列车动力转向架的核心子系统,是高速列车安全运行的重要保障,但随着运行速度的不断提高,高速列车的可靠安全运行受到严重挑战。为了减小轴箱内置式高速动车驱动系统悬挂节点的动态载荷,降低驱动系统关键部件的振动水平,对驱动系统悬挂刚度进行了优化研究。基于多体系统动力学理论,综合考虑轨道随机不平顺激扰、牵引动力传递和齿轮啮合作用等因素的影响,建立了轴箱内置式高速动车动力学模型;利用正交试验设计方法,以减小牵引电机吊点悬挂载荷和齿轮箱车轴铰接点垂向载荷为优化目标,研究牵引电机吊点、齿轮箱吊杆吊点、电机-齿轮箱连接点的悬挂刚度对车辆关键部件振动加速度和驱动系统悬挂节点动态载荷的影响规律;并采用极差分析法对其影响规律进行分析,获得驱动系统悬挂刚度的最优匹配组合。研究结果表明：与原始设计的驱动系统悬挂刚度相比,参数优化后牵引电机吊点的纵向载荷最大值减小22.3%,横向载荷最大值减小37.9%,垂向载荷最大值减小9.8%,齿轮箱车轴铰接点的垂向载荷最大值减小9.1%;此外,驱动系统悬挂刚度优化后的牵引电机、齿轮箱、轴箱的横向振动加速度均明显减小。     

齿轨铁路导入装置动力学特性

利用大型有限元商业软件ABAQUS建立了车辆-齿轨铁路导入装置耦合动力学有限元模型;仿真了齿轨车辆通过齿轨铁路导入装置的过程,分析了车辆与齿轨铁路导入装置的动态相互作用;考虑不同参数的影响,研究了齿轨铁路导入装置振动响应、结构应力、动态接触力等动态特性响应规律.研究结果表明:随着支撑弹簧预紧力的增大,齿轮转速能更快达到...     

考虑齿轮传动系统的重载电力机车轴重转移研究

基于刚体多体动力学理论,考虑含牵引电机与齿轮传动系统的动力传递系统的功能与特点,建立某型HX重载电力机车三维动力学模型。同时,推导了该型采用抱轴式对称布置牵引传动装置的重载电力机车的轴重转移理论解析计算公式,计算获得了准静态工况下该型重载电力机车轴重转移结果。通过对比两种方法计算结果表明,解析计算公式能够比较准确地获得2(B_0-B_0)轴式机车抱轴式对称布置牵引传动装置的轴重转移结果;此外,在考虑齿轮传动系统的影响后,机车多体动力学模型与理论解析方法计算结果吻合较好,能够反映实际运行过程中机车的动态轴重转移情况。     

车钩箱位置误差对重载机车动态性能的影响

为了探明车钩箱中心线相对车底架中心线存在横向偏差及对制动时机车动态性能的影响规律,测量了八轴机车底架几何参数.测试结果发现,车钩箱偏离车底架中心线范围约5~10 mm.根据测量结果,考虑国内重载机车常用的车钩缓冲器装置的结构特点,建立了具有时变弧面接触特性的钩缓动力学模型和由2台八轴机车组成的列车动力学模型.在此基础上分析了不同横向偏差的车钩摆角、车体横向错位以及机车行车安全性.研究结果表明:在厂线试验条件下,若车钩箱偏离中心线距离越大,制动后车钩摆角与车体横向错位增大,行车安全性越差.为保证行车安全性,车钩箱偏离距离应不超过9 mm.      

HXD2C型机车钩尾框异常磨耗原因分析及改进措施

为研究HX_D2C型电力机车车钩钩尾框异常磨耗现象，基于现场调研和列车跟踪测试，通过监测重联机车在运行过程中车钩及钩尾框的状态，即测量车钩受力状态，车钩垂向、横向摆角，车钩垂向位移以及视频监控前从板-预压板与钩尾框之间的间隙情况，选取13处典型时段的列车测试及运行数据，分析钩尾框发生异常磨耗原因及改进措施。研究结果表明：钩尾框的异常磨耗现象与重联机车车钩初始钩高差、车钩运动姿态、线路条件和列车不同操纵工况下的缓冲装置持续受力状态有关；通过在前从板-预压板与钩尾框之间涂抹润滑剂，焊接限位块或者减小钩尾框框身与车钩箱顶部限位板之间的间隙等措施，可避免前从板-预压板与钩尾框产生直接接触，达到抑制钩尾框异常磨耗的目的。