直接驱动转向架轮对定位形式及牵引机构对动力学性能的影响

摘要

基于安全、高效、节能、低噪音等特点，直接驱动转向架为城市轨道交通的发展提供了更好的选择。直接驱动转向架取消了齿轮传动机构，车轴就是电机转子，轮对的定位导向和牵引力的传递异于传统转向架，因此，分析直接驱动转向架轮对定位形式和牵引机构对直接驱动动车动力学性能的影响很有必要。以西门子的Syntegra转向架为参考，通过动力学软件Simpack建立直接驱动动车动力学模型进行分析。
　　首先对直接驱动转向架牵引杆节点刚度进行了理论等效分析，推导出牵引杆节点在X、Y、Z三个方向的等效计算公式，得到牵引杆等节点效刚度的影响因素。对不同的牵引杆节点等效刚度和拉杆长度进行动力学计算分析，得出牵引杆节点等效刚度对动车直线运行性能影响很小；当牵引杆节点横向等效刚度大于二系横向刚度时，对动车的曲线通过有很大的影响，当节点横向等效刚度增大到le6N/m时，脱轨系数和轮轴横向力均超出评价指标；牵引杆长度对动车曲线通过影响有限，但较长的牵引杆对曲线通过是有利的。
　　其次分析了三角拉杆节点不同的刚度和横向位置对动车直线运行和曲线通过性能的影响，以及一系横向止挡间隙对曲线通过性能的影响。三角拉杆的纵、横向定位刚度和节点横向位置的变化对动车稳定性影响较大，随着刚度值增大，稳定性增加，当纵向刚度为2e7N/m、横向刚度为5e6N/m、拉杆节点横向位置为0.55m时动车非线性临界速度达到140km/h。三角拉杆的纵、横向定位刚度和节点横向位置的变化对动车曲线通过影响比较明显，较小的纵、横刚度和横向位置绝对值对动车的曲线通过是有利的。一系横向止挡间隙在1～5mm范围内变化对动车曲线通过性能的影响较明显，在5～10mm范围内变化较小，根据计算结果，取一系横向止挡间隙为10mm较合适。