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。     

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。     

承受纵向压力时HXD2型重载机车动力学问题研究

针对HXD2型重载机车牵引试验中安全性指标超限的问题,对DFC-E100型钩缓装置及其原型车钩受纵向制动压力下的作用原理进行了分析,根据DFC-E100型钩缓装置的试验数据建立了车钩动力学模型,并将其应用到两台HXD2机车牵引重载列车的分析模型中,对承受纵向压力时重载机车的动力学问题进行研究.结果表明大摆角车钩必须具有对中复位功能;纵向压钩力和对中复位功能对机车轮缘磨耗有显著影响.     

重载机车二系横向止挡纵向间距对车钩受压稳定性的影响

针对摩擦式车钩受压偏转行为,分析了重载机车二系横向止挡纵向间距对车钩偏转角的关系,通过建立由2台8轴重载机车、1台虚拟货车与4组缓冲器具有迟滞特性的摩擦式钩缓系统组成的列车动力学模型,研究了制动条件下机车二系横向止挡纵向间距对车钩稳定性能与列车运行安全性能的影响规律。计算结果表明:二系横向止挡纵向间距对车钩受压稳定性能及列车运行安全性有重要影响。在500 kN压钩力作用下,当二系横向止挡纵向间距为10 m时,车钩最大偏转角和车体横向错位分别为10°和60 mm,列车安全性指标超出安全限值;当二系横向止挡纵向间距增加至14 m时,车钩最大偏转角和车体横向错位分别减少了70%和67%,列车安全性指标远低于安全限值。在机车设计中,应该适当地增加二系横向止挡纵向间距提高制动条件下列车安全运行性能。     

考虑钩缓装置作用的机车动力学分析模型研究

重载组合列车纵向冲动对机车动力学性能有很大影响,在研究重载组合列车的安全性问题,建立机车动力学分析模型时需单独建立钩缓装置的子结构模型,并将其与传统的机车动力学模型相结合进行分析。机车动力学整体模型分为直线受压模型和曲线受压模型两种,二者的区别在于前者可以采用换算的全局加速度表达纵向压钩力,而后者只能将名义压钩力折算成每节机车的制动力,并进一步折算到每个轮对。钩缓装置子模型的建立必须以钧肩力的杠杆结构、车钧间隙、缓冲器的特性曲线和初压力作为边界条件。应用模型计算直线运行情况下机车车钩最大自由摆角小于4°。HXD2型机车“1＋1”牵引2万t重载组合列车的安全性线路试验结果表明建立的模型是正确可靠的。     

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。     

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.     

重载组合列车纵向动力学及安全性问题研究

简要梳理我国重载组合列车纵向动力学综合试验和数值仿真研究方法；分析列车管减压量、缓解速度、线路坡度、电制力、列车编组方式、Locotrol同步作用时间等因素对列车纵向动力学的影响规律和作用机理；研究中部从控机车及其钩缓装置受压稳定性、电制侧向过岔安全性等安全问题的产生原因、作用机理和影响因素；提出重载组合列车安全技术提升策略，以提高我国重载列车运行安全性。     

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。     

大秦线重载列车中机车安全性的探索

介绍了大秦线重载组合列车运营模式及纵向冲动特点,提出了重载机车安全性参数及钩缓装置设计原则,阐述了车钩对中控制和车钩摆角的实现或选取方法.     

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。     

纵向力作用下重载机车运行安全性试验

为研究纵向力作用下重载机车运行安全性,通过对比分析重载机车在不同线路工况、不同车钩力状态、不同车钩转角下的动力学性能,得到了纵向力作用下重载机车运行安全性与车钩力状态、线路工况以及车钩转角的对应关系。结果表明:机车运行安全性指标随着线路曲率的增大而增大;机车在曲线上运行时,在压钩力作用下的机车运行安全性指标明显增大;压钩力作用时无论在直线还是在曲线线路上,机车车钩都会出现不同程度的水平偏转,车钩角明显增大。建议在纵向力作用下重载机车通过小半径曲线时要合理控制机车再生制动力,从而避免出现机车车钩受压失稳的危险。     

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。     

两万吨重载组合列车牵引和制动时的车钩力分析

利用循环变量法建立了由2台"和谐号"机车牵引的两万吨重载组合列车的3维空间耦合模型,比较了两万吨重载组合列车当机车处于2+0、1+1+0、1+0+1这3种不同编组位置时,在主辅机车同步牵引、辅机滞后牵引、主辅机车同步制动、加装可控列尾装置制动等工况下列车的车钩力。仿真计算结果表明:在以上牵引和制动工况下,机车在1+1+0编组位置时列车整体车钩力最小;在2+0编组位置时列车的车钩力和列车冲动均最大,而1+0+1编组位置下列车性能处于1+1+0和2+0编组位置之间。在安装可控列尾装置后,在制动时列车的车钩力和纵向冲动均较未安装时减小。所以在对两万吨重载组合列车进行编组时,宜采用1+1+0这种编组方式并安装可控列尾装置。     

长大重载列车断钩事故的思考

长大线实行 5 0 0 0t重载列车运输以来 ,发生多起列车断钩分离事故。断钩分离事故与列车的总重、机车的牵引方式 (单机或多机牵引 )、列车的运行速度、线路的状态、车钩的纵向刚度、制动机和缓冲器的特性以及调车作业时车辆联挂速度等因素有关 ,司机的驾驶操纵技术也是构成断钩的因素之一。但目前我国车辆车钩的强度是否能够满足 5 0 0 0t重载列车的需求 ,已是当前急需解决的问题。随着列车的运行速度、牵引总重和调车联挂速度的提高 ,作用在车钩上的载荷也随之加剧 ,从而对车钩的强度提出了更高的要求。列车在运行中车钩除受到随机的、交变…     

关于机车车辆车钩缓冲装置的选型分析

回顾了我国机车车辆用钩缓装置的发展,重点对目前技术引进中的机车用钩缓装置进行了归纳和分类,并从总体可靠性、耐久性、缓冲器特性、对车体保护能力等方面对3类钩缓装置的结构形式和性能参数进行了分析研究.根据国外重栽机车钩缓装置的运用情况,并结合我国重载列车的实际运用条件,对我国重载机车钩缓装置的选型提出了建议.     

SS_(3B)型电力机车长大下坡道稳钩能力分析

针对机车制动时的脱轨现象,研究纵向压钩力作用下13号车钩的稳钩原理。以4台SS3B型机车建立多机重联牵引3 000 t货物列车的动力学模型,机车车辆间的连接采用13号车钩,对其在30‰坡度长大下坡道上的稳钩能力进行分析。研究表明:采用止挡限位方式提供稳钩力矩的13号车钩,在其水平摆动到止挡位置后,其连接形成刚性的接触,当车钩受压时易导致机车的轮轴横向力和脱轨系数峰值瞬间增大,但持续作用的轮轴横向力和脱轨系数均在安全限制以内。结果表明,采用13号车钩的SS3B型电力机车在30‰坡道上能承受的最大纵向压钩力在1 100 kN左右。结论指出,列车制动时产生的纵向压钩力会导致机车车轮发生偏磨现象。     

2万t重载货运电力机车钩缓系统应用探讨

通过大秦线牵引重载列车的货运电力机车钩缓系统近年来应用情况调研分析和计算比较,参考美国等国家重载货运机车用钩缓应用情况,探讨我国重载货运电力机车钩缓系统的基本特性参数及其选型范围,指出我国重载货运电力机车钩缓系统未来发展的趋势和方向。     

设有挡肩的尾端圆弧接触重载车钩稳钩能力研究

以尾端圆弧接触重载车钩结构为基础,提出一种改进车钩,在车钩尾端两侧添加挡肩止挡,以提高圆弧尾端接触车钩的稳钩能力。分析改进车钩的运动及受力特性,并建立车钩连接的三节重联机车多体动力学模型,模型中考虑到车钩挡肩止挡的回复作用,研究车钩的稳钩能力及其与机车悬挂参数匹配规律。结果表明:设置挡肩止挡并保证较小止挡间隙,以及增加机车二系横向刚度可以明显提高较大压缩载荷作用下尾端圆弧车钩的受压稳定性。止挡间隙值较大时,由于车钩失稳引起的冲击作用,即使止挡接触,也不能保证较大纵向压缩力作用下的车钩稳定性。挡肩止挡间隙为5 mm、机车二系横向刚度为100kN/m时,车钩满足最大纵向载荷为2 500kN计算工况稳定性的要求;当止挡间隙为7mm时,机车二系簧横向刚度需提高一倍才满足该纵向载荷作用下车钩稳定要求。     

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。