大功率单节均衡梁式八轴机车动力学性能研究

论文摘要

为研制八轴机车提供理论依据,本文主要从机车动力学角度研究八轴机车的动力学性能。由于八轴机车的动轴数多、采用轴式的不同,加上机车牵引模式的不同,导致了八轴机车的转向架结构方案形式多样。选择良好的转向架结构方案,能够保证转向架的结构设计合理,保证机车充分地发挥粘着重量大的特点,保证机车具有良好的直线运行性能、曲线通过性能。通过对国内外四轴转向架结构方案的分析和国外的运营经验情况,选择了动力学性能优良的均衡梁式转向架结构方案。机构分析表明,均衡梁式转向架实际上是一个6自由度的机构,轮对的摇头和横移直接与导柱的纵横向刚度、一系间距和一系横向刚度等密切相关。机车的粘着重量受牵引高度的影响最大,最佳粘着利用率可达94.32%,设计合理的牵引装置,机车可以充分的发挥粘着重量大的特点。动力学仿真分析表明,均衡梁式机车具有较高的运行稳定性,非线性临界速度可达375km/h,直线运行和曲线通过性能都满足各动力学规范要求。研究机车结构参数对动力学性能影响表明,均衡梁式机车导柱纵横向刚度和一系横向刚度对机车动力学性能的影响显著,而一系纵向刚度的正常与否对机车的动力学性能不起决定性的作用,从而实现一系悬挂纵向刚度与横向刚度的解耦作用,实现合理的一系悬挂参数的匹配。一系横向刚度和一系间距对机车动力学性能都存在一定的影响,特别是明显地影响均衡梁对轮对导向力的分配作用,一系横向刚度和一系间距越小,轮对导向力的分配越均衡。通过本论文的研究表明,导柱在均衡梁式机车中起着重要的作用,既要满足构架与均衡梁的运动关系,又要满足较高的动力学性能的要求。因此导柱的设计是均衡梁式机车的关键。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 国外八轴机车转向架发展现状
• 1.3 国内八轴机车转向架研究状况
• 1.4 论文的主要研究内容
• 第2章 单节八轴机车动力学计算分析
• 2.1 高速机车动态环境分析
• 2.2 设计高速机车原则及评定标准
• 2.3 单节八轴机车动力学物理模型
• 2.4 八轴机车轴重转移计算分析
• 2.4.1 八轴机车轴重转移受力分析
• 2.4.2 牵引高度对粘着利用率的影响
• 2.4.3 轴距及一系间距对粘着利用率的影响
• 2.4.4 一、二系刚度及二系间距对粘着利用率的影响
• 2.5 机车直线运行稳定性计算
• 2.6 机车直线运行稳定性分析
• 2.7 机车曲线通过性能
• 2.8 本章小结
• 第3章 均衡梁式四轴转向架机构分析
• 3.1 均衡梁式四轴转向架的自由度分析
• 3.2 轮对自由度运动量与转向架结构参数的关系分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 导柱纵横向刚度对机车动力学性能的影响分析
• 4.1 导柱刚度对机车运行稳定性的影响分析
• 4.2 导柱刚度对直线运行性能的影响分析
• 4.2.1 导柱横向刚度对直线运行性能的影响
• 4.2.2 导柱纵向刚度对直线运行性能的影响
• 4.2.3 导柱纵横向刚度匹配对直线运行性能的影响
• 4.3 导柱刚度对机车曲线通过性能影响分析
• 4.3.1 导柱横向刚度对曲线通过性能影响
• 4.3.2 导柱纵向刚度对曲线通过性能影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 一系横向刚度对机车动力学性能的影响分析
• 5.1 一系横向刚度对机车动力学性能的影响分析
• 5.1.1 一系横向刚度对机车运行稳定性的影响
• 5.1.2 一系横向刚度对直线运行性能的影响
• 5.1.3 一系横向刚度对曲线通过性能的影响
• 5.2 本章小结
• 第6章 一系间距对八轴机车的动力学性能影响分析
• 6.1 一系间距对机车直线运行性能的影响分析
• 6.1.1 对机车运行稳定性的影响
• 6.1.2 对机车直线运行动力学的影响
• 6.2 一系间距对机车曲线通过性能的影响分析
• 6.3 一系间距及横向刚度对机车曲线通过的影响分析
• 6.4 本章小结
• 第7章 均衡梁式转向架参数优化
• 7.1 一系垂向刚度
• 7.2 二系纵、横向刚度
• 7.3 二系垂向刚度
• 7.4 一系垂向减振器阻尼
• 7.5 二系横向减振器阻尼
• 7.6 二系垂向减振器阻尼
• 7.7 二系抗蛇行减振器阻尼
• 7.8 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 八轴机车非线性特性
• 附录2 第2章动力学计算结果
• 攻读硕士学位期间参与项目及发表论文