120辆编组单元货车制动性能仿真研究

摘要

120型空气制动机是我国现行货车的主型制动机。自投入运用以来，经过研发单位和运用部门近20年的运用改进，使制动机性能日趋稳定。但是，随着干线货车运行速度的提高以及运用强度的增大，120空气控制阀也暴露出诸多问题，给运用部门日常运用维护造成许多麻烦。
　　随着车辆运用强度的增大，导致120空气控制阀作用部动作频繁，120型空气控制阀主阀惯性故障时有发生。鉴于此，采用建立全列车制动系统数学模型的方法，仿真模拟研究其制动性能，显得十分必要。
　　首先，确定研究对象，通过对120型空气制动机的结构组成、作用机理进行分析研究，分析120空气控制阀在单元货车制动系统的作用特性，进而研究分析120型空气控制阀的核心部件的机构、作用机理，建立核心部件的数学模型。同时确定研究工具，使用成熟可靠的AMESim软件进行仿真研究，将数学模型与AMESim软件相结合，并进行数学模型的推导和分析。
　　其次，对120空气控制阀的核心部件进行受力分析，研究分析各个腔室的压力变化对相关活塞运动的影响以及产生的效果，进而对整套120空气控制阀的基本原理进行分析，为之后建立科学高效的数学模型提供理论依据，最后为建立科学合理的一整套120单阀模型打下理论基础。
　　再次，根据整套120空气控制阀作用原理确定气路模块模型，并根据作用机理建立局减阀与加速缓解阀的科学高效数学模型，结合气路模块模型，建立一整套120空气控制阀单阀的数学模型。然后，进行仿真计算，计算后数据与试验台的初充气试验、常用制动试验数据做分析对比，并进行加速缓解作用的仿真计算，验证整套120空气控制阀单阀简化模型的正确性、合理性。
　　然后，建立不同编组数量的单元列车制动系统模型。对编组60辆、80辆、100辆、120辆的制动系统进行仿真计算分析。分别计算了不同编组辆数的初充气工况，不同减压量常用制动工况和不同减压量后的充气缓解工况。得到了不同编组条件下的初充气时间，不同减压量下的单元列车的制动波速、制动缸压力，缓解波速和再充气时间。与120空气控制阀专列试验数据对比，并且对误差产生的原因进行分析。并分析了编组辆数、减压量等因素对制动波速和缓解波速的影响规律。
　　最后，对低气压环境下120辆单元货车制动系统进行仿真计算，得到制动系统在低气压环境下的性能参数。并与标准大气压环境下计算所得结果进行分析对比。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 单元列车发展概述

1．2．1 国外重载单元列车发展概述

1．2．2 我国重载单元列车发展概述

1．3 我国货车制动技术发展概述

1．4 重载货车制动新技术简介

1．5 制动系统性能仿真国内外发展情况

1．6 本文的主要内容

第2章 单元列车空气制动系统建模机理

2．1 气动系统方程推导

2．1．1 气动系统的热力学方程

2．1．2 空气通过管内的流动

2．1．3 空气通过节流孔时的流动

2．2 摩擦系数的计算

2．3 流量系数的计算

2．4 质量流量参数的计算

2．5 能量损失的计算

2．5．1 接头处能量损失

2．5．2 管道系统总的压力损失

2．6 AMESim软件介绍

2．7 120型空气制动机介绍

2．8 120型空气控制阀介绍

2．9 本章小结

第3章 120型空气控制阀核心部件作用机理分析

3．1 作用部主活塞组成受力分析

3．2 局减活塞受力分析

3．3 加速缓解活塞受力分析

3．4 本章小结

第4章 120型空气控制阀作用原理分析

4．1 充气缓解位

4．1．1 初充气作用

4．1．2 充气缓解作用

4．2 常用制动位

4．2．1 第一阶段局部减压

4．2．2 第二阶段局部减压及制动

4．3 制动保压位

4．4 本章小结

第5章 分配阀仿真模型的建立

5．1 仿真计算速度的控制方法

5．2 制动系统模型相关元件

5．3 分配阀作用部模型的建立

5．3．1 动作部分仿真模块的建立

5．3．2 气路部分仿真模块的建立

5．4 局减模块仿真模型的建立

5．4．1 局减阀的科学高效建模

5．5 加速缓解阀模型的建立

5．5．1 加速缓解阀的科学高效建模

5．6 制动缸模型

5．7 120单阀模型的组装

5．8 模型验证

5．8．1 初充气试验仿真

5．8．2 常用制动试验仿真

5．8．3 加速缓解试验仿真

5．9 本章小结

第6章 120辆单元货车制动性能仿真分析

6．1 单元货车制动系统仿真模型的建立

6．1．1 管路模型的选择

6．1．2 制动系统仿真模型的建立

6．2 初充气仿真分析

6．2．1 边界条件及初始条件

6．2．2 仿真计算结果分析

6．3 常用制动仿真分析

6．3．1 边界条件及初始条件

6．3．2 仿真计算结果分析

6．4 缓解仿真分析

6．4．1 边界条件及初始条件

6．4．2 仿真计算结果分析

6．5 本章小结

第7章 单元列车制动系统低气压环境下性能分析

7．1 初充气分析

7．1．1 边界条件及初始条件

7．1．2 仿真计算结果与分析

7．2 常用制动仿真分析

7．2．1 边界条件及初始条件

7．2．2 仿真计算结果分析

7．3 缓解仿真分析

7．3．1 边界条件及初始条件

7．3．2 仿真计算结果及分析

7．4 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献