102型车钩与重载机车二系悬挂参数匹配研究

机车二系悬挂参数对重载车钩受压稳定性影响显著,为了探究102型车钩与重载机车二系悬挂参数的合理匹配,文章利用SIMPACK软件建立了详细的102车钩与HXD1型八轴重载机车组成的双机重联动力学模型,分析了不同计算工况下车钩力学特性与重载机车的安全性能;对比了不同车钩自由角及纵向力作用下,二系悬挂参数对机车安全性的影响。结果表明：当纵向压力较小时车钩转角稳定在自由角,机车轮轴横向力随车钩自由角及机车二系悬挂横向刚度增大而增大,与车钩纵向力无关。当纵向车钩压力增大到车钩需克服复原块预压缩载荷发生偏转时,车钩转角进一步增大,此时适当增加机车二系横向刚度有利于车钩稳定且影响较小。为保障制动工况下列车的运行安全,建议控制车钩自由角在6°以内,转向架单侧二系横向刚度范围在0.45～0.60 kN/mm;二系横向止挡间隙选择35 mm自由间隙及5 mm弹性间隙。     

HXD1型机车二系横向止挡免调系统的研究与应用

以HXD1型机车为研究对象,通过止挡动力学模型、车体横向振动加速度等进行计算、分析,确定二系横向止挡最佳横向限值。再对焊接结构、定位尺寸等进行研究,找到影响横向限值最直接的因素,通过大量的试验验证、恰当的工装配合,最终可以在工序执行前确定加垫量,保证二系横向止挡满足横向限值。     

重载机车曲线通过时车钩偏转行为研究

对机车车钩的钩头轮廓曲线进行数据离散,采用多体动力学软件SIMPACK反演得到钩头的轮廓曲面,建立1对连挂钩头间的曲面/曲面接触模型,与钩肩、止档及钩尾摩擦副模型,融合非线性缓冲器模型建立13A/QKX-100和DFC-E100型2种典型重载机车钩缓装置模型.仿真分析重载机车通过曲线时车钩的偏转行为,并与静态计算结果对比.结果表明:由传统的车钩转角静态计算方法只能计算理想状态下的车钩钩体中心线相对于车体中心线的转角(钩体转角);受钩头间的相对转角(钩头转角)及轨道曲率变化、不平顺等线路状况的影响,实际的钩体转角比静态计算结果大;机车曲线通过时钩缓装置的主要运动是钩体相对车体的转动,当钩体转角处于自由转角范围内时钩头转角较小,一般不超0.16°;当钩体转角达到自由转角且有继续增大的趋势时钩头间会产生明显的相对转动进行补偿,以使机车顺利通过曲线.     

二系横向止挡刚度特性对高速动车组曲线通过横向舒适性的影响研究

二系横向止挡作为轨道车辆转向架二系悬挂关键零部件,对车辆动力学性能有一定影响,其刚度特性对高速列车曲线通过时的舒适性影响较大。对采用不同刚度特性参数的二系横向止挡的动车组,在线路不同曲线条件下进行试验,通过分析高速动车组平稳性、稳定性和安全性指标的变化规律,研究二系横向止挡刚度特性对高速动车组动力学性能的影响。线路试验结果表明,止挡刚度对车体的横向振动加速度影响较大,而对转向架稳定性及轮轨动态相互作用性能指标的影响甚微。     

32t轴重机车横向止挡参数优化分析

为了研究一、二系横向止挡非线性特性对32t大轴重机车动力学性能的影响,基于多刚体动力学软件SIMPACK建立了6轴机车动力学模型,在实车模型基础上通过对机车在不同工况下运行的动力学性能进行分析,得到横向止挡弹性间隙和止挡刚度的合理范围。研究结果表明:通过考察稳定性、直线运行性能和曲线通过性能,可以得出一系端轴横向弹性间隙和止挡刚度分别在1～3mm以及5.0～10.0MN/m范围内;一系中间轴弹性间隙取16～20mm,二系横向止挡间隙和刚度分别在10～12mm以及4.0～8.0MN/m范围内。     

机车充风能力对重载列车缓解性能及车钩力影响研究

机车充气与排气性能是列车制动系统重要指标,目前机车制动系统验收指标仅对排气性能有明确要求,对充气性能无要求。机车供风能力不仅影响重载列车缓解特性和车钩力,而且严重制约重载列车在循环制动中的操纵方法。了解机车充气能力对缓解特性和车钩力的影响规律,以及重载列车安全运行和制动系统设计具有重要意义。通过建立列车空气制动系统仿真模型,分析机车充风能力对重载列车缓解特性和车钩力的影响。分析发现,机车充风能力对列车再充风时间、缓解波传播和车钩力都有明显影响;充风能力越弱,则缓解波传递越慢,车钩力越大。在本文研究范围内,合适的充气能力将比弱充风能力首尾车缓解时间差缩短3 s,最大车钩力降低16.2%。建议机车验收时增加机车充风能力检测,并给出了建议检测标准。针对重载列车充风能力,建议多部门联合系统性开展实验与仿真研究,制订重载列车制动系统检测标准与方法。     

102型钩缓装置重载适应性研究

在分析重载机车102型钩缓装置结构特点的基础上,明确其受拉状态下最大自由转角大于受压状态的特点;通过唐包线重载列车实车试验数据,评价102型钩缓装置在双机重联牵引运用环境下区间运行和侧向通过12号道岔工况下的重载适应性,分析车钩最大自由转角和机车二系悬挂横向刚度对重载机车安全性的影响;采用加权离散方法,建立可模拟车钩钩肩止挡和缓冲器偏压特性的102型钩缓装置动力学子模型,基于此搭建机车位于双机重联位和中部从控位的列车动力学模型并进行验证,仿真分析102型钩缓装置在组合编组运用环境下的重载适应性。结果表明：102型钩缓装置能够适应双机重联牵引单元万吨列车的安全运用要求,在侧向通过道岔时具有较好的线路曲线方向跟随性;机车二系悬挂刚度、车钩最大受压自由转角对机车运行安全性具有明显影响;在满足现场车钩连挂需求的前提下合理控制车钩最大受压自由转角,102型钩缓装置能够适应双机组合牵引2万t列车的安全运用要求。     

HXD2型电力机车重载适应性提升研究

研究并提出了HXD₂型电力机车在钩缓装置、机车悬挂装置及两者之间参数匹配性等方面的重载适应性提升方案,并通过数值仿真、压钩试验、双机牵引万吨列车试验验证了该方案的有效性和机车的重载适应性。研究表明：102型钩缓装置具有更好的重载适应性,该技术提升方案能够使机车运行安全性和压钩稳定性显著提高。     

重载机车扁销钩缓装置的受压稳定性

建立钩尾圆弧摩擦面与从板圆弧摩擦面的曲面—曲面接触摩擦数学模型,并结合改进的具有非线性迟滞特性的缓冲器数学模型和扁销止挡数学模型,采用SIMPACK软件建立重载机车扁销钩缓装置的动力学分析模型并验证其准确性,研究钩尾与从板间的摩擦系数及它们相互接触的圆弧摩擦面半径对钩缓装置受压稳定性的影响。结果表明:摩擦系数对钩缓装置的受压稳定性影响较大,随着摩擦系数的增大,钩尾的摩擦约束作用逐渐增强,钩缓装置的受压稳定性也随之增强,车钩转角呈阶梯形减小,建议摩擦系数的合理控制范围为0.25~0.45;钩尾的圆弧摩擦面半径越大、从板圆的圆弧摩擦面半径越小,则钩缓装置的受压稳定性越好。     

3万吨重载列车作用下小半径曲线段轨道结构横向稳定性分析

建立了朔黄铁路3万吨C80重载列车纵向动力学模型、机车和车辆动力学模型及轨道结构有限元模型,分析了重载列车通过小半径曲线段时最大车钩力分布、车辆运行安全性以及轨道结构横向稳定性。结果表明：3万吨重载列车最大压钩力一般大于拉钩力,压钩力最大值主要出现于第二个万吨编组的前部和第三个万吨编组的中部;3万吨重载列车作用下压钩力、拉钩力、轮轴横向力、轨排横向位移的最大值分别为1 205.00、1 062.10、83.88 kN和1.22 mm,均小于安全限值,满足列车运行安全和轨道结构横向稳定性要求;通信故障情况下脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力和轨排横向位移均大于正常通信情况下,且其最大值均出现于半径400 m曲线段。     

重载机车车钩静态最大稳钩能力分析

研究关键参数对重载机车车钩稳定性的影响规律,以快速估算车钩的承载稳定性。分析重载机车车钩的结构及稳钩原理,根据车钩受力分析以及失稳条件,利用力平衡方法计算静态重载机车车钩满足稳定条件的最大承载能力。结果表明:重载机车车钩通过不等半径圆弧接触实现接触点的横移,从而实现减小车钩实际传力线的转角,以减小车钩横向力。重载机车车钩需要尽可能大的机车二系横向悬挂刚度与之匹配,并且保证圆弧接触面较大的摩擦系数。     

大轴重重载对车钩系统的影响

随着铁路货车轴重等级的提高,货车关键零部件的最大动载荷也显著增长.本文重点研究了E型车钩的有限元法和疲劳模型,提出在大轴重背景下提高寿命的建议.     

组合列车装用13A/QKX100钩缓的中间机车承压能力分析

为研究重载组合列车中的中间机车承压能力,在分析13A/QKX100钩缓系统工作原理的基础上,建立了具有非线性迟滞特性的弹性胶泥缓冲器及具有钩尾摩擦弧面的车钩仿真模型。采用由1台HXD1八轴机车及2节C80货车组成的列车模型,分析了不同特性钩缓系统的承压动态表现,并研究了配备不同特性钩缓系统时中间机车的承压能力。研究结果表明:对于没有摩擦稳钩作用的车钩,中间机车轮轴横向力最大值随纵向压钩力及车钩自由角的增大而增大,但当车钩自由角较小时轮轴横向力相对纵向力的增大不明显;当车钩自由角小于6°时或钩缓系统具有摩擦稳钩作用时中间机车的承压能力大于2 500 kN。     

大秦线重载列车机车互联互通之研究

介绍了大秦线重载列车机车目前的配置方式,阐述了重载列车机车互联互通解决的主要问题。研究了互联互通的关键技术路线。通过试验分析了互联互通的空气制动和动力学性能。     

重载机车车辆调车连挂冲击特性分析

机车车辆轴重的提高和列车编组数量的增加会导致调车连挂冲击中的纵向冲动显著增大,从而带来一系列安全隐患。通过构建摩擦缓冲器动力学修正模型、车辆冲击动力学模型及车体—钩缓—车体串联模型等,研究了不同制动状态及不同阻抗特性缓冲器组合对车辆纵向冲动的影响。结果表明:缓冲器动力学修正模型能较好地模拟机车车辆调车连挂冲击中的缓冲器特性,以及制动阻力作用下的车钩力变化;车体—钩缓—车体串联模型能较好地模拟装配不同阻抗特性缓冲器的机车车辆连挂组合的冲击,对缓冲器的合理选用具有一定的理论指导价值。     

2万吨重载组合列车纵向冲动影响研究

为了研究我国2万吨重载组合列车纵向冲动问题,以装用C80系列运煤专用敞车的组合列车为例,采用Matlab/Simulink模块建立了2万吨重载组合列车动力学模型,考虑列车编组方式、从控机车响应时间、车辆结构、钩缓装置、运行条件等因素,重点分析了1+2+1组合列车紧急制动工况下各因素对纵向冲动的影响。研究表明:列车编组方式对各车位车钩力的大小和分布影响很大,提高从控机车响应时间、装用牵引杆装置或摩擦胶泥缓冲器有利于改善车钩受力,列车以低制动初速度在陡下坡道时进行紧急制动的车钩力最大。     

浅析提速重载对货车钩缓装置的影响

介绍了提速重栽后货车钩缓装置的故障状况，从动力学的角度分析了原因，并提出了改进建议。     

重载机车车钩自由角对轮轨动态安全性能的影响

为了探明重载机车车钩自由角对机车运用安全性能的影响规律,运用大系统动力学理论,仿真计算相同制动速度不同车钩自由角、不同制动速度相同车钩自由角时的轮轨动态安全性能标.结果表明:在相同初始制动速度(80 km·h~(-1))条件下,当车钩最大自由角为3°时,轮轨动态安全性指标满足运行要求,轨距动态扩大量较小,轮轨接触点分布正常;当车钩最大自由角为4°时,则轮轴横向力不能满足安全运行要求,轨距动态扩大非常明显,出现了轮缘和钢轨侧面接触、轮轨接触点集中等异常现象.车钩最大自由角为3°时的制动初始速度的安全限值为82 km·h~(-1).计算结果与实际运用得出的结论一致.