架悬式永磁直驱转向架的动力学性能研究

文中介绍了低轮轨动作用力的架悬式永磁转向架技术方案，结合架悬式永磁直驱转向架结构和B型地铁线路特点，建立了非线性驱动装置系统和整车动力学计算模型，进行了电机吊挂参数对车辆动力学性能影响规律研究，优化了能满足速度80 km/h B型地铁运营要求的电机吊挂参数，对车辆动力学性能进行了各工况下的仿真校核分析，同时利用线路动力学试验，验证了架悬式永磁转向架的动力学性能符合标准要求。研究结果表明：装用架悬式永磁直驱转向架的速度80 km/h B型地铁宜采用较大刚度的电机吊挂参数，车辆具有较高的临界速度，平稳性、安全性和柔度系数均满足标准要求，车辆刚性自振频率无耦合，架悬式永磁直驱转向架动力学性能达到运营要求。     

大功率永磁直驱电力机车牵引电机散热研究

文章介绍了大功率永磁直驱电力机车牵引电机直驱传动结构和电机风路结构设计,对永磁电机散热仿真和温升试验进行对比分析,在有无联轴器的试验条件下对电机进行温升试验,以证明联轴器传动结构对电机散热具有向好改善;重点对试验中轴承温升偏高的问题进行研究和试验验证,开展不同转速和有无联轴器条件下电机温升试验,经过分析研究给出电机轴承温升与转子永磁体发热的关系;通过转子永磁体磁钢分段技术减少转子磁损耗,经过理论分析和试验证明磁钢分段电机轴承温升比非磁钢分段电机明显下降。通过对永磁直驱电机散热技术研究,证明大功率永磁直驱电力机车电机转子采用磁钢分段技术能够有效降低电机损耗,采用直驱电机连接联轴器传递结构可进一步降低电机温升,为后续轨道交通行业大功率永磁直驱电机散热设计和大功率永磁直驱技术的可靠应用奠定基础,提供有益的设计经验。     

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     

轴盘制动弹性架悬式驱动系统轴承载荷计算

文章简要介绍了轴盘制动弹性架悬式驱动系统的总体结构,分析了介轮支撑轴承和空心轴支撑轴承的受力计算方法,并对三点支撑带联轴器的电机—小齿轮传动支撑轴承的受力计算方法进行了重点研究。     

地铁永磁直驱牵引传动与动力学机电耦合半实物仿真研究

文章以地铁永磁直驱系统为对象,具体阐述了牵引传动与动力学机电耦合半实物仿真系统的设计与实现过程,首先建立地铁永磁直驱牵引传动系统主电路的“CPU+现场可编程门阵列(FPGA)”模型,将其与车载牵引控制器(TCU)实物进行联合调试仿真,并通过对比仿真结果与地面联调试验数据进行验模,仿真结果与设计目标转矩的相对误差满足±5%的要求;然后联合车辆动力学模型,搭建牵引传动与动力学机电耦合半实物仿真平台,通过牵引传动模型对车辆动力学模型施加电机转矩,并将车辆运行速度反馈给牵引传动模型,实现牵引传动和动力学的动态协同仿真。结果表明,车辆动力学响应可反映电机转矩脉动的影响,计算结果的频率成分更加丰富,更加符合真实情况,与单学科仿真相比更加具有优势。     

永磁同步直驱电机悬挂模式研究

为了研究由永磁同步直驱电机不同悬挂模式引起的驱动系统质量分布差异以及车辆运行速度等级对轮轨垂向作用力的影响,利用非线性有限元分析软件Ls-dyna建立了轨道交通车辆车轮-轨道耦合系统的冲击力学分析模型,就永磁同步电机架悬直驱和轴悬直驱2种技术模式进行了优劣性分析。结果表明:当车辆运行速度较低时,轴悬直驱可作为永磁电机悬挂方案;当车辆运行速度较高时,应选择架悬直驱作为永磁电机悬挂方案。     

B型地铁车辆永磁直驱转向架的研制及性能分析

永磁直驱转向架采用永磁电机同步抱轴安装方式直接驱动车轴。因永磁同步电机具有高效、节能、环保的特点,永磁直驱方式避免了齿轮传动的效率损失,节约了齿轮箱空间,减小了车辆轴距。针对B型地铁车辆的实际运用要求,研制了80 km/h速度级B型地铁车辆的永磁直驱转向架。试验表明：与装用异步牵引系统的列车相比,装用永磁直驱转向架的列车的牵引效率可提高约5%,能耗降幅可达20%～30%,且脱轨系数、轮重减振率、轮轴横向力和垂直平稳性等动力学指标更优。     

永磁同步电机架悬直驱机构与驱动轴的干涉分析

提出了永磁同步电机架悬直驱机构与驱动轴间动态间隙的干涉评判指标。建立了永磁架悬直驱转向架非线性有限元冲击模型及整车动力学模型,分别就非线性冲击工况及随机振动工况计算了驱动机构与驱动轴间的垂向相对动态位移。根据干涉评判指标完成了架悬直驱机构与驱动轴的动态匹配设计。研究结论可为永磁架悬直驱机构的工程化运用提供参考。     

弹性车轮车辆临界速度及曲线通过性能分析

建立了弹性轮对车辆—轨道耦合系统动力学模型,对弹性轮对车辆—轨道耦合系统的临界速度及曲线通过性能进行了动力学仿真,并与刚性轮对车辆的计算结果进行了比较和分析。根据GB/T 5599—1985《铁道车辆动力学性能评定及试验规范》进行评价,结果表明,弹性车轮的临界速度及曲线通过性能均满足要求。     

计及车体弹性效应的车辆动力学振动方程,振型函数和频率方程解析

引用多体动力学概念对高速车辆系统动力学模型进行了理论分析，推导出了车体为弹性梁，转向架构架为刚体，一、二系弹簧阻尼串联、并联构成的车辆系统的车体弹性梁振型函数和频率方程表达式，建立了在外激励力作用下的车辆多体系统动力学方程。可用于分析和修正车辆系统动态响应的数值计算和试验测试结果。     

考虑车体弹性的铰接式高速车辆模型及响应计算分析

本文引用多体动力学方法，对高速铰接式车辆进行建模及动力响应计算分析，建立了计及车体弹性效应在内的多体系统计算模型，其计算结果可与多刚体模型的计算结果以及试验结果进行比较和相互修正，为车辆动力性能设计提供依据。     

弹性架悬式驱动装置的研究

研究了驱动装置刚性架悬式电力机车及驱动装置弹性架悬式电力机车的动力学性能,结合交流传动高速转向架的动态特性对弹性架悬式驱动装置的齿轮箱和悬挂横梁进行了结构强度分析研究.结果表明,驱动装置弹性架悬式机车的动力学性能优于刚性架悬式机车,其在高速客运机车上具有明显的技术优势;并且弹性架悬式驱动装置主要部件可适应高速转向架的动...     

地铁车辆用永磁直驱同步牵引电动机的热分析

随着永磁牵引系统的发展,对电机提出了高功率密度、高转矩密度的要求,热分析在电机设计过程中变得越来越重要。文章以某地铁车辆用永磁直驱同步牵引电动机为例,基于热分析的设计方法提出了设计过程中主要考虑的项点、冷却方式的选择、水冷机座设计的关键参数,并对比了三维仿真结果及试验数据。对比结果表明,定子温度的仿真值与试验数据一致性较好,提出的设计方法可以为永磁直驱同步牵引电动机设计提供参考。     

地铁车辆用永磁直驱同步牵引电动机冷却结构设计

针对永磁直驱电机体积小、转矩密度高、损耗密度大、散热困难的问题,基于190 k W的地铁车辆用永磁直驱同步牵引电动机,在四角冷却结构的基础上设计了3种往返式循环水路结构,对3种冷却水路结构进行流体场计算,选取最优方案进行温度场分析,制造了一台功能样机进行试验验证,试验结果与计算结果相吻合,且温升合理,电机稳定可靠运行。     

车辆-轨道系统激振源随机分析

简述轨道不平顺的时-空随机特性和时-空随机样本的概率计算及反演方法 ,基于弹性系统动力学总势能不变值原理、形成矩阵的"对号入座"法则以及车辆-轨道耦合动力学理论,建立适合不同激振源的车辆-轨道系统动力计算模型。通过车辆-轨道系统激振源随机分析,论证系统激振源与系统随机响应之间的概率转换关系;采用激振源时-空随机分析方法,可以获取系统在不同概率水平下的振动响应;将构架蛇形波作为车轨系统横向激振源计算系统响应极值具有一定的可行性。     

车辆作用下板式轨道动力分析模型及验证

基于车辆-轨道耦合动力学理论;采用多刚体动力学理论建立车辆系统动力学方程;以梁-板-板有限元模型模拟板式轨道;通过轮轨关系将车辆系统和板式轨道系统联系在一起;建立车辆-板式轨道耦合动力学模型。采用德国高速低干扰谱作为轮轨激励进行板式轨道动力学仿真分析。车辆参数按200 km/h动车组选取;轨道参数参照遂渝线板式轨道结构选取;计算多种车辆运行速度下板式轨道的动力响应;并与遂渝线无砟轨道综合试验段动力学测试结果对比。仿真计算结果与试验数据吻合较好,表明该模型正确可靠,可用于研究车辆荷载作用下板式轨道的动力学问题。     

弹性轮对车辆-轨道垂向耦合系统动力学研究

建立了弹性轮对车辆－轨道垂向耦合系统动力学模型，推导了弹性轮对车辆－轨道垂向耦合系统振动微分方程。通过输入脉冲型激扰，对弹性轮对车辆－轨道垂向耦合系统进行了轮轨力及轮轨接触应力的动力学仿真，并与刚性轮对车辆的计算结果进行了比较和分析。     

转8A型转向架在弹性轨道结构上的动力学性能研究

基于系统工程和车辆一轨道耦合动力学理论，建立了装用转8A型转向架的货车在弹性轨道结构上的动力学仿真计算模型，并详细地考虑了转向架结构非线性特性。对理论仿真计算结果进行试验验证之后，仿真计算了传统货车在弹性轨道上的运动稳定性及直线运行平稳性。     

转K7型转向架承载鞍结构优化及动力学性能研究

转K7型转向架是我国至今唯一投入商业运用的货车副构架式径向转向架。为进一步提高转向架的运行性能,对转K7型转向架与U形副构架铸造一体式的承载鞍系统进行了优化。分离U形副构架和承载鞍功能,设置独立的承载鞍和承载鞍弹性垫。现采用理论分析、动力学仿真计算和线路试验验证的方法对优化承载鞍系统转向架的动力学性能进行了系统研究。仿真结果表明当承载鞍弹性垫刚度在30MN/m以上时,对转向架动力学性能基本无影响,仅起定位板或磨耗板的功能;动力学试验表明承载鞍系统优化后车辆整体动力学性能得到改善。     

DA_(26)型凹底平车动力学性能研究

利用车辆系统动力学仿真分析软件UM建立了配装4E轴焊接构架式转向架的DA_(26)型凹底平车的动力学分析模型,针对悬挂参数进行了优化分析,并对悬挂参数优化后的车辆系统动力学性能进行了预测。计算结果表明:DA_(26)型凹底平车在空车、载重230t、载重260t等装载状态下,其蛇行失稳临界速度均满足设计任务书的要求,且具有足够的安全余量;通过大量的动态曲线通过性能分析和大量的侧线道岔通过性能分析,提出了DA_(26)型凹底平车通过曲线和侧线道岔时的限速值;DA_(26)型凹底平车具有较好的运行平稳性。研究表明:4E轴焊接构架式转向架虽然没有加设均载装置,但仍可以保证转向架具有良好的动态均载性能。此外,通过对比底架弹性体模型和底架刚性体模型的计算结果,认为可以用刚性体底架模型预测车辆的动力学性能。最后,通过线路试验结果与仿真分析结果的对比,验证了仿真模型的正确性。