NS160G型铁路起重机关键部件设计及整车动力学性能的研究

摘要

随着我国铁路客货运列车运行速度的进一步提高，以及救援半径的不断扩大，对铁路救援起重机的运行速度也提出了更高的要求。目前，我国铁路救援部门的160t定长臂铁路起重机，其保有量有30多台，但因其结构限制，最高运行速度仅为85km/h，己不能满足当前我国铁路现代化发展的需要。 由于160t定长臂铁路起重机的保有量大，且其结构和性能仍具有改造和提升的空间，并具有较好的经济性，因此，铁道部决定对160t定长臂铁路救援起重机进行技术改造，为增强其救援范围和工作能力，用伸缩臂取代定长吊臂，并将其最高运行速度提升至120km/h。本文结合铁路运输部门的现实需要和2007年齐车公司科技开发项目，针对160t定长臂铁路起重机存在的缺陷和问题，在对其结构和性能进行深入的理论分析和研究后，完成了160t定长臂铁路起重机改造为伸缩臂起重机的设计方案和基本技术条件。 本论文主要完成了NS160G型起重机设计方案；重新设计了起重机的关键部件--伸缩臂结构，并利用I-DEASMasterSeries软件，对其进行了有限元分析，论证设计的可行性和可靠性；利用多刚体系统动力学软件，根据GB/T17426-1998《铁道特种车辆和轨行机械动力学性能评定及试验方法》标准对转向架的动力学性能进行计算和分析，对悬挂系统进行优化设计，完成了改造端梁、改变走行减速器的安装位置、改进挂齿方式、更新基础制动、加大轴箱弹簧静挠度、加装垂向液压减振器等对转向架的改造设计，不但简化了转向架结构，还有效地提高了转向架的运行性能。 NS160G型160t伸缩臂铁路起重机，将成为目前我国功能最全、起重力矩最大的伸缩臂式铁路起重机，NS160G型起重机的研制开发，必将为保障铁路线路通畅发挥巨大的作用，必将为我国铁路运输事业的发展作出积极贡献。

目录

文摘

英文文摘

绪论

O.1起重机概况

0.2我国铁路起重机的历史和发展情况

0.3 NS160G型伸缩臂铁路起重机研制的必要性和意义

0.4本文主要研究内容

第一章NS160G型160t伸缩臂式铁路起重机的研制

1.1 NS160G型160t伸缩臂式铁路起重机的研制遵循的原则

1.2主要技术参数的选取

1.3主要起重性能参数的确定

1.4工作速度的确定

1.5主要结构尺寸的确定

1.6其它

1.7主要结构的设计说明

1.7.1动力与传动装置

1.7.2液压系统

1.7.3空气系统

1.7.4电气系统

本章小结

第二章伸缩式吊臂设计方案

2.1设计方案

2.1.1吊臂截面形状的选取

2.1.2吊臂材料的选取

2.2伸缩臂受力分析

2.2.1吊臂在变幅平面承受的载荷

2.2.2吊臂在旋转平面承受的载荷

本章小结

第三章伸缩式吊臂的强度、刚度有限元分析

3.1有限单元法基本原理

3.2计算对象

3.3结构分析程序简介

3.4计算模型

3.4.1模型简化及单元划分

3.4.2载荷工况分布

3.4.3约束设置

3.5计算结果的评定

3.6计算结果及分析

3.7结论

本章小结

第四章转向架改造设计方案

4.1原转向架的结构特点及技术参数

4.1.1主要结构特点

4.1.2转向架主要部件功能简介

4.1.3原转向架存在的不足之处

4.2改造方案设计

本章小结

第五章动力学基本理论

5.1车辆系统建模

5.1.1车辆系统模型

5.1.2轨道不平顺输入

5.1.3轮轨蠕滑理论

5.1.4轮轨接触几何关系

5.1.5车辆动力学建模方法

5.2车辆系统蛇行运动稳定性研究

5.2.1蛇行运动临界速度定义

5.2.2线性临界速度的计算方法

5.2.3极限环的确定

5.3车辆系统曲线通过动力学研究

5.3.1轨道参数对曲线通过性能的影响

5.3.2稳态曲线通过的数值求解方法

5.3.3延续算法

本章小结

第六章动力学计算分析

6.1概述

6.2计算模型及原始参数

6.2.1转向架的结构特点

6.2.2计算模型

6.2.3计算原始参数

6.3车辆动力学性能标准

6.3.1轮轴横向力标准

6.3.2车辆脱轨系数标准

6.3.3轮重减载率标准

6.3.4车辆运行平稳性标准

6.3.5倾覆系数标准

6.4车辆运行稳定性计算

6.4.1稳定性计算原理

6.4.2稳定性计算结果

6.5车辆运行平稳性计算

6.5.1平稳性计算原理

6.5.2平稳性计算结果

6.6动态曲线通过性能计算

6.6.1曲线通过计算原理

6.6.2曲线通过计算结果

6.7整车动力学计算结论

本章小结

结论

参考文献

攻读硕(博)士学位期间发表的学术论文

致谢