200km/h机车制动工况下动力学分析

摘要

为适应我国国民经济快速发展的形势，必须提高铁路的运输能力和效率，因此需要提高机车的牵引速度。现阶段我国自主研发的高速牵引机车的牵引速度达到了200km/h，随着速度的提高，其动力学性能变差，过去对于200km/h机车的动力学性能研究主要考虑其惰行工况和牵引工况，很少涉及制动工况时机车动力学性能的研究。因此本文着重分析制动工况下200km/h机车的动力学性能，以及影响动力学性能的主要悬挂参数。
　　 利用多体动力学软件SIMPACK建立了200km/hC0-C0轴式电力机车的模型，介绍了机车的主要组成结构及悬挂参数，给出了相应的运动微分方程，介绍了轨道的不平顺。然后分析了惰行工况下机车的平稳性、稳定性和曲线通过能力，简单验证了惰行工况下此200km/h电力机车的模型具有较好的动力学性能，并且其线性临界速度在500km/h以上，非线性临界速度在290km/h左右。
　　 通过对机车车轴施加恒定的制动力矩来模拟机车的制动工况，没有考虑车钩力的影响。通过对比直线和曲线上惰行工况和制动工况下机车的垂向和纵向平稳性、轮轴横向力、轮重减载率、脱轨系数、曲线通过性能等，分析施加制动力矩对200km/h机车的动力学性能的影响。最后得出在直线上制动时，对机车的安全性影响不大，但当机车低速运行进行制动时，其垂向振动加速度的大小将剧烈增大，振动频率加强;在曲线上制动时，将引起横向和纵向蠕滑力的变化，造成曲线通过困难。
　　 最后通过分析制动工况时，不同一系和二系悬挂参数下机车动力学性能的变化得出悬挂参数对制动工况动力学性能的影响，得出一系和二系垂向刚度和阻尼对机车垂向平稳性影响不大，一系横向刚度增加使曲线通过困难，二系纵向刚度增加有利于曲线通过。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景

1．2 国内外200km／h机车及制动工况动力学性能研究

1．2．1 国内研究状况

1．2．2 国外研究状况

1．3 课题的提出

1．4 论文的主要研究内容

第2章 机车动力学模型及轨道参数

2．1 200km／h六轴交流电力传动机车物理模型

2．1．1 一系悬挂参数

2．1．2 二系悬挂参数

2．1．3 驱动装置悬挂参数

2．2 轮轨接触几何关系

2．3 运动微分方程

2．5 轨道参数

2．5．1 轨道不平顺

2．5．2 曲线轨道参数

2．6 本章小结

第3章 机车动力学性能评价方法

3．1 平稳性

3．2 安全性

3．2．1 轮轴横向力限值

3．2．2 脱轨系数

3．2．3 轮重减载率

3．3 本章小结

第4章 惰行工况机车动力学分析

4．1 垂向平稳性

4．2 横向平稳性

4．3 轮轴横向力

4．4 轮重减载率

4．5 脱轨系数

4．6 临界速度

4．6．1 线性临界速度计算

4．6．2 非线性临界速度计算

4．7 本章小结

第五章 制动工况下机车动力学分析

5．1 制动力和粘着力

5．2 制动工况的仿真

5．3 直线运行动力学性能分析

5．3．1 垂向平稳性指标

5．3．2 横向平稳性指标

5．3．3 轮轴横向力

5．3．4 脱轨系数

5．3．5 轮重减载率

5．3．6 临界速度

5．4 曲线运行动力学性能分析

5．4．1 垂向平稳性

5．4．2 横向平稳性

5．4．3 轮轴横向力

5．4．4 脱轨系数

5．5．5 轮重减载率

5．4．5 蠕滑力

5．4．7 本章小结

第六章 悬挂参数对制动动力学影响

6．1 悬挂参数对直线垂向平稳性的影响

6．1．1 一系垂向刚度

6．1．2 二系垂向刚度

6．1．3 一系垂向阻尼

6．1．4 二系垂向阻尼

6．2 悬挂参数对曲线通过的影响

6．2．1 一系纵向刚度

6．2．2 一系横向刚度

6．3 本章小结

结论和展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文