轴箱横向自由间隙对重载机车动力学性能的影响

摘要

重载运输是铁路运输扩能的主要途径，近年来在我国得到越来越广泛的应用。2Co轴式重载货运机车由于结构紧凑、维护方便，担负着我国主要的重载运输任务。同时，2Co轴式机车轴距较长，曲线通过动力学性能不佳，曲线通过时会导致机车轮轨作用力加剧、轮轨间磨耗严重、轮对与轨道寿命降低。
　　 轴箱横向自由间隙是影响2Co轴式机车动力学性能，特别是曲线通过动力学性能的重要因素。25t轴重2Co轴式重载货运机车由于轴重增加，轮轨之间的相互作用更强，为了改善2Co轴式重载货运机曲线通过时轮轨作用力大、轮轨磨耗严重等问题，文章研究了轴箱横向自由间隙这一结构对机车动力学性能的影响，并且探讨了该型重载机车轴箱横向自由间隙的设置规律。
　　 论文使用多体动力学软件Simpack，建立了某25t轴重2Co轴式重载机车动力学仿真模型，对机车在不同中间轴与端轴轴箱横向自由间隙下的动力学性能进行仿真分析。结果表明，机车中间轴轴箱横向自由间隙的增大对机车曲线通过动力学性能影响明显，随着间隙值的增大，机车第一轮对外侧车轮的轮轨横向力、脱轨系数与轮轨磨耗均有明显的下降。以上各项性能的变化发生在一定的间隙值范围内，这个范围受到曲线半径与机车通过曲线时速度的影响。同时，中间轴轴箱横向自由间隙增大会对中间轴位置抱轴电机的各向振动加速度造成影响，其中电机横移、沉浮、侧滚三项振动加速度受到影响较大，其余加速度受到的影响不明显。端轴轴箱横向自由间隙增大对机车曲线通过时的动力学指标影响很小，但会恶化机车直线运行时的稳定性，使机车非线性临界速度大大降低。当机车在最小曲线半径为500m的重载线路运行时，中间轴轴箱横向自由间隙设置为13mm以上、端轴轴箱横向自由间隙设置为最小值较为合适。