机车径向转向架耦合连杆动力学研究

摘要

径向转向架机车能够很好的改善机车的曲线通过性能，减少轮轨磨耗，同时还可以减小轮轨之间的作用力，提高机车通过曲线的速度，并且能够显著提高机车的牵引性能。
　　本文利用DF8B内燃机车径向转向架的力学简化模型，推导出径向机构中耦合连杆的受力计算公式。通过动力学软件SIMPACK仿真分析以及实车试验，得出了机车在直线轨道以不同速度工况行驶时，转向架耦合连杆载荷的仿真结果和试验数据。将理论值、仿真结果与试验数据三者进行对比，验证了理论推导的准确性。然后，通过对耦合连杆受力计算公式的分析，总结了耦合连杆在直线工况下受力的影响因素。接着，分析了曲线工况下转向架径向机构的受力情况，并利用多体动力学软件SIMPACK进行了DF8B内燃机车动力学模型的曲线工况仿真分析，仿真结果再次验证了理论公式。在此基础上，研究了运行线路的曲线半径、外轨超高、机车运行速度、轨道不平顺、机车车轮轮径以及转向架结构参数对耦合连杆载荷的影响。结果显示，机车运行速度每增加20 km/h，连杆载荷大约增加25～30kN，连杆偏距分别增大10％、20％时;连杆载荷分别减小8.8％和16.5％。
　　电力机车改装径向转向架能够很好地解决其运行中轮轨磨耗的问题。本文首先对加装径向转向架的HXD1C大功率电力机车的耦合连杆进行了仿真分析，并将连杆载荷仿真值与计算值进行对比。同时，分析了机车运行时不同因素对耦合连杆载荷的影响。为了径向机构的重要部件耦合连杆能够在机车运行时正常工作，并且保证较高的稳定性。本文以HXD1C大功率电力机车为实车模型，利用多体动力学软件SIMPACK建立其动力学模型，从是否在连杆中间加装弹性支承、连杆的截面尺寸、支承刚度等几个方面进行了动力学仿真分析。结果发现，改变支承刚度与连杆截面尺寸对连杆的纵向载荷影响不大，但会影响机车运行时连杆的横向、垂向位移。在此基础上，本文对耦合连杆的截面尺寸及支承刚度进行了动力学优化设计。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文选题的背景及意义

1．2 径向转向架径向机构的研究现状

1．3 HTCR径向转向架技术在我国机车的运用情况

1．4 论文的研究内容

第二章 DF8B内燃机车耦合连杆受力分析

2．1 力学模型的建立

2．1．1 力矩方式计算连杆载荷

2．1．2 基于动能定理对连杆载荷的分析

2．2 动力学模型的建立

2．3 内燃机车不同工况连杆受力分析

2．3．1 直线工况耦合连杆受力分析

2．3．2 曲线工况连杆受力分析

2．4 本章小结

第三章 HXD1C电力机车耦合连杆受力分析

3．1 HXD1C电力机车动力学模型的建立

3．1．1 DF8B机车模型与HXD1C机车模型径向机构的差异

3．1．2 HXD1C电力机车模型的建立

3．2 耦合连杆受力影响因素的分析

3．2．1 导向梁布置方式对连杆载荷的影响

3．2．2 偏距对连杆载荷的影响

3．2．3 运行速度对连杆载荷的影响

3．2．4 轨道不平顺对连杆载荷的影响

3．3 本章小结

第四章 耦合连杆动力学优化设计

4．1 HXD1C电力机车动力学弹性模型的建立

4．1．1 弹性连杆的建立

4．2 耦合连杆截面的动力学优化

4．2．1 弹性支承的影响分析

4．2．2 截面尺寸参数的动力学优化

4．2．3 截面形状的优化分析

4．2．4 支承刚度的优化分析

4．3 刚柔模型对比

4．4 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

附表

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果