發(fā)布時間：2017-10-01 19:22

  本文關(guān)鍵詞：一系縱向變剛度定位裝置及其動力學影響研究

  更多相關(guān)文章： 機車車輛 直線運動穩(wěn)定性 曲線通過性能 一系縱向變剛度 聯(lián)合仿真

【摘要】：發(fā)展高速機車車輛是實現(xiàn)鐵路現(xiàn)代運輸和物流的重要體現(xiàn)。從動力學角度講,一方面,機車蛇行運動穩(wěn)定性是機車提速的限制因素之一,高速機車在直線線路上需要有較高的蛇行運動穩(wěn)定性。另一方面,我國鐵路既有線中曲線線路占1/3,其中包含大量的小半徑曲線。機車車輛為了適應(yīng)既有線,亦需較好的曲線通過性能。研究表明,一系縱向剛度是影響機車車輛動力學性能的重要結(jié)構(gòu)參數(shù)。增加一系縱向剛度可以提高蛇行失穩(wěn)臨界速度；減小一系縱向剛度,可以提高機車車輛曲線通過性能。二者對一系縱向剛度的要求是矛盾的。目前國內(nèi)外應(yīng)對該矛盾的技術(shù)措施主要有兩種,一是采用徑向轉(zhuǎn)向架技術(shù),二是采用懸掛控制技術(shù)。徑向轉(zhuǎn)向架技術(shù)改變了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu),而懸掛控制則引入了控制系統(tǒng)。兩種思路均有應(yīng)用實例,并且有的取得了較好的效果,但總體而言徑向轉(zhuǎn)向架技術(shù)應(yīng)用更為廣泛。本文在參考前人研究成果的基礎(chǔ)上,提出一種新的方案,設(shè)計一種一系縱向變剛度定位裝置,可以使機車車輛一系縱向定位剛度在直線上較大而在曲線上較小,從而在一定程度上緩解直線運動穩(wěn)定性和曲線通過性能對一系懸掛水平剛度形成的矛盾。本文首先從理論角度出發(fā),通過建立自由單輪對、彈性定位單輪對、轉(zhuǎn)向架的數(shù)學模型,用線性動力學方程描述了機車車輛直線和曲線運動,從理論上說明了一系縱向定位剛度對二者的影響。接著設(shè)計了一種一系縱向定位變剛度裝置,并采用模塊化思想,對該裝置檢測模塊、控制模塊、作動器模塊等主要組件進行了探討分析。確定選用導(dǎo)向輪對搖頭角位移作為輸入變量,明確了信號的處理方式,以及兩級“剛度-角位移”特性曲線的形狀和表達式。最后以某B0-B0軸式的機車為對象,通過動力學軟件SIMPACK建立模型,且通過數(shù)學軟件MATLAB的仿真分析模塊SIMULINK建立控制模型,實現(xiàn)動力學軟件和控制軟件的聯(lián)合仿真,模擬實驗機車,并與原型機車作對比,分析了一系縱向變剛度定位裝置對機車動力學性能產(chǎn)生的影響。分析結(jié)果表明：(1)實驗機車在直線上具有更高的蛇行失穩(wěn)臨界速度,一系縱向定位剛度較大,說明變剛度裝置可以提高機車蛇行失穩(wěn)臨界速度,即提高機車直線運動穩(wěn)定性。(2)實驗機車的直線運行平穩(wěn)性與原型機車相差不大,說明變剛度裝置對提升機車直線運行平穩(wěn)性作用不大。(3)曲線工況,一系縱向定位剛度較小,輪對具有更小的沖角,更接近徑向位置。不同曲線半徑下實驗機車的輪軸橫向力、脫軌系數(shù)、輪重減載率、輪軌磨耗均小于原型機車。說明變剛度裝置可以改善機車曲線通過性能。隨著半徑增大,變剛度裝置的改善效果逐漸減弱。當半徑過大,超出調(diào)節(jié)范圍后,變剛度裝置改善效果不明顯。通過聯(lián)合仿真,驗證了所設(shè)計的一系縱向變剛度定位裝置對于緩解機車直線運動穩(wěn)定性和曲線通過性能之間的矛盾是有效的,但是,這種解決方案具有一定的調(diào)節(jié)范圍。本文研究的內(nèi)容對進一步整體提升機車動力學性能具有一定參考價值。
【關(guān)鍵詞】：機車車輛 直線運動穩(wěn)定性 曲線通過性能 一系縱向變剛度 聯(lián)合仿真
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U270.11
【目錄】：

• 摘要6-8
• abstract8-12
• 第一章 緒論12-21
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-19
• 1.2.1 徑向轉(zhuǎn)向架13-14
• 1.2.2 懸掛控制14-19
• 1.3 本文主要工作內(nèi)容及創(chuàng)新點19-20
• 1.3.1 主要工作19-20
• 1.3.2 創(chuàng)新點20
• 1.4 本章小結(jié)20-21
• 第二章 機車的直線運動穩(wěn)定性和曲線通過性能21-36
• 2.1 直線運動穩(wěn)定性21-29
• 2.1.1 線性直線運動穩(wěn)定性21-27
• 2.1.2 非線性直線運動穩(wěn)定性27-29
• 2.1.3 一系縱向定位剛度對直線運動穩(wěn)定性的影響29
• 2.2 曲線通過性能29-35
• 2.3.1 單輪對的曲線通過30-33
• 2.3.2 轉(zhuǎn)向架的曲線通過33-34
• 2.3.3 一系縱向定位剛度對機車曲線通過性能的影響34-35
• 2.3.4 曲線通過動態(tài)性能評價指標35
• 2.3 本章小結(jié)35-36
• 第三章 變剛度裝置總體設(shè)計及技術(shù)分析36-46
• 3.1 檢測模塊36-41
• 3.1.1 輸入變量的選取36-41
• 3.1.2 檢測裝置41
• 3.2 控制模塊41-44
• 3.2.1 信號處理41-43
• 3.2.2 特性曲線的確定43-44
• 3.2.3 控制策略44
• 3.3 作動器模塊44-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第四章 變剛度整車模型的建立及其動力學影響46-69
• 4.1 模型建立46-59
• 4.1.1 機車模型建立46-52
• 4.1.2 控制模型建立52-56
• 4.1.3 聯(lián)合仿真模型建立56-59
• 4.2 變剛度裝置的動力學影響59-68
• 4.2.1 對直線運動穩(wěn)定性的影響59-60
• 4.2.2 對直線運行平穩(wěn)性的影響60-62
• 4.2.3 對曲線通過性能的影響62-68
• 4.3 本章小結(jié)68-69
• 結(jié)論與展望69-71
• 致謝71-72
• 參考文獻72-76
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文76

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本文編號：955223