电机弹性架悬对高速列车的适应性研究

电机弹性架悬技术广泛用于国内外高速列车,用来提高动力转向架横向动力学性能。为了深入研究电机弹性架悬对不同类型高速列车横向动力学性能的影响差异及适应特点,针对国内运行的2种典型高速列车,采用SIMPACK软件建立对应的动力学模型,并验证了模型的准确性。分析其转向架悬挂参数匹配特点及横向振动特征,并通过根轨迹和时域仿真研究弹性架悬式电机悬挂对该2种高速列车横向动力学性能的影响,包括线性稳定性、非线性稳定性和直线运行性能。此外,还研究了当高速列车发生单个抗蛇行减振器或二系横向减振器失效时,电机弹性架悬对直线运行工况下轮轴横向力的影响。研究结果表明:基于动力吸振原理,电机弹性架悬主要通过消耗构架横向振动能量来改善高速列车横向动力学性能。当高速列车易发生转向架蛇行时,电机弹性架悬能够很好地吸收转向架的蛇行能量从而提高车辆横向稳定性。当高速列车易发生轮对蛇行时,电机弹性架悬对其能量耗散作用有限,故对高速列车横向动力学性能影响很小。并指出电机悬挂参数的选取原则:使电机横向固有振动频率与服役运营工况下转向架蛇行失稳频率一致,此时电机弹性架悬对车辆横向稳定性改善最为显著。

机车驱动系统弹性架悬的机理与应用研究

机车驱动系统弹性架悬有利于机车的横向动力学性能。为了阐明其机理并据此优化驱动系统悬挂参数,建立10自由度的驱动系统弹性架悬机车单转向架横向动力学模型,比较不同的驱动系统悬挂参数对机车横向动力学性能的影响,从动力吸振角度解释其机理并提出最佳悬挂频率选取的原则;针对两种结构形式驱动系统的机车,对整车多体动力学模型进行仿真,对理论分析结果进行验证。结果表明:当驱动系统悬挂频率接近于轮对蛇行运动频率时,机车动力学性能最佳,驱动系统相对构架横向和摇头运动吸收了构架的振动能量,减小了构架的蛇行运动幅值,从而提高了机车横向动力学性能;摆杆位于电机侧时,机车动力学性能明显改善,相对驱动系统非弹性悬挂,摆杆位于电机侧和非电机侧对机车最大轮轴横向力分别减小了45%和34%;摆杆长度大于100mm时,驱动系统悬挂频率小于3Hz;理论上驱动系统最佳悬挂阻尼比为0.1～0.3,但为了减小驱动系统相对构架的横向位移,需要提高悬挂阻尼。

六轴提速机车采用弹性架悬方式的研究

针对我国2C0轴式提速机车转向架横向动力学性能较差的问题,提出新的2种端轴驱动装置弹性架悬方案:中间轴采用驱动装置刚性架悬、两端轴在电机端采用吊杆悬挂的电机端弹性架悬方式;中间轴采用驱动装置刚性架悬、两端轴在电机悬臂端为2点悬挂并通过吊杆悬挂在构架端梁上的悬臂端弹性架悬方式。采用多刚体动力学软件SIMPACK建立2C0轴式刚性和弹性架悬机车的动力学模型,比较电机端弹性架悬方式、悬臂端弹性架悬方式和各轴电机均采用驱动装置刚性架悬的既有架悬方式下的机车动力学性能。分析结果表明:与既有架悬方式相比,采用端轴驱动装置弹性架悬方案可以显著降低机车直线运行的轮轴横向力,改善机车通过大、中半径曲线的横向性能,提高平稳性;在2种端轴驱动装置弹性架悬方案中,电机端弹性架悬方式优于悬臂端弹性架悬方式,前者的非线性直线运行临界速度比后者和既有架悬方式有较大提高。

驱动系统弹性架悬对机车动力学性能影响机理

为了阐明机车驱动系统弹性架悬对改善机车的横向动力学性能的机理,建立具有10自由度的驱动系统弹性架悬的机车单转向架横向动力学模型,比较不同的驱动系统悬挂形式和参数,对机车横向稳定性和轮对轮轴横向力的影响,并从动力吸振角度解释这一现象。结果表明:驱动系统相对构架横向及摇头振动转移了构架的振动能量,减小了构架的蛇行运动幅值,从而提高了机车横向稳定性并减小轮轴横向力;当驱动系统横向悬挂频率接近于轮对蛇行运动频率时,机车横向动力学性能最佳;驱动系统较小的横向悬挂阻尼,有利于提高机车的横向稳定性和减小轮轨动作用力,当阻尼比为0.2～0.3时,弹性架悬显著减小了轮轴横向力。最后利用反共振理论给出了驱动系统横向悬挂刚度的选取原则和规律。

六轴弹性架悬高速机车牵引杆布置方式

为了开发中国运行速度为200km.h-1的2C0轴式单杆牵引高速机车转向架,研究了牵引杆布置方式对机车运行安全性的影响。采用多体动力学软件SIMPACK建立了2C0轴式弹性架悬机车整车动力学模型,在惰行、牵引和制动工况下,分析了单牵引杆由转向架向车体端部和中部牵引时,机车的直线运行性能和曲线通过性能。分析结果表明:牵引杆布置方式对机车动力学性能影响不显著,建议采用牵引杆端部牵引的方案,以简化机车车体的设计与制造。采用牵引杆端部牵引的机车可安全通过R400m和R1600m的S形曲线;通过R400m小半径曲线时,机车惰行运行的轮对横向力大于牵引和制动工况的横向力,制动工况的轮重减载率较大;通过R2800m大半径曲线时,机车牵引和惰行的轮对横向力大小相当,大于制动工况的横向力。

电机弹性架悬高速转向架蛇行频率跳变现象分析

高速列车长期服役跟踪测试发现,电机弹性架悬高速转向架蛇行频率随运行里程增加存在跳变现象。为了探明其原因,建立电机弹性架悬转向架横向动力学模型,研究等效锥度变化对蛇行频率的影响。通过系统特征值根轨迹分析对该现象进行机理性研究,并利用时域仿真进行数值验证。分析电机架悬参数对蛇行频率跳变特征的影响,揭示蛇行频率跳变的存在条件。研究结果表明,电机横移频率过小或过大,转向架蛇行频率跳变现象消失;电机横移阻尼比过大,转向架蛇行频率跳变现象也会消失。当电机架悬参数满足蛇行频率跳变条件时,电机横移频率和阻尼比对蛇行频率跳变时的临界等效锥度、频率跳变幅值等有较大影响。

半体悬式与弹性架悬式200km/h高速动力车动力学性能对比分析

以半体悬式和弹性架悬式200 km/h高速动力车为研究对象,分别建立了动力学分析模型,进行2种方案的动力学性能对比。结果表明二者均能满足运行速度200 km/h的运行要求,且对动力车曲线通过性能影响不大。但采用半体悬式方案时,动力车非线性临界速度高于采用弹性架悬式方案,其垂向平稳性指标比弹性架悬略差,直线运行平稳性能则优于弹性架悬方案。

基于Simulink分析驱动系统弹性架悬横向振动特性

从工程实际应用出发,建立具有3自由度的驱动系统弹性架悬的半机车横向动力学简化模型。根据达朗贝尔原理,列出各刚体的振动微分方程,并建立Simulink振动系统仿真分析模型,比较分析不同频率(速度)及不同横向连接刚度参数下的驱动系统振动特性。结果表明:各刚体横向振动加速度随运营速度的增加而增大,其中车体受到横向激励振动甚微,构架及驱动装置在弹性元件的作用下能够有效衰减至一个稳定的振动状态,且横向振动加速度幅值处于较低的范围内(0~0.2g),有利于提高机车横向稳定性;当驱动装置与构架之间横向连接刚度在0~1.0MN/m范围内时,驱动装置能够快速衰减至稳定振动状态,保证机车在运营过程中有较低的横向振动能量,从而减小轮轴的横向作用力。

牵引电机架悬参数对动车转向架稳定性的影响

目前研究牵引电机架悬参数对动车转向架稳定性的影响主要局限于对转向架线性临界速度的影响,对非线性临界速度的影响较少涉及。根据国内某型动车组牵引电机悬挂方式,导出动车转向架动力学方程,利用延续算法求得转向架横移极限环曲线,得到转向架线性、非线性临界速度,研究牵引电机架悬参数对其影响。研究发现:牵引电机架悬参数对线性、非线性临界速度影响存在一定差异。利用Hopf分叉范式理论研究系统的三次共振项系数与转向架线性、非线性临界速度的关系。计算表明:系统的三次共振项系数的实部越大,其线性临界速度与非线性临界速度相差越大。

电机驱动装置悬挂参数对“弹性架悬”机车动力学性能的影响

利用多体动力学软件SIMPACK建立“弹性架悬”机车的半车简化模型和整车模型,分析电机驱动装置悬挂摆杆长度和电机驱动装置横向减振器阻尼对机车蛇行运动临界速度和机车主要横向动力学性能指标的影响,得出电机驱动装置悬挂摆杆长度和电机驱动装置横向减振器阻尼对机车动力学性能的影响规律。

电力机车空心轴架悬驱动装置公理设计分析

运用公理设计理论的独立公理对SS9型机车空心轴—六连杆架悬式驱动装置和"Taurus"class高速电力机车空心轴六连杆架悬驱动制动装置进行分析,从功能与概念设计层面对电力机车架悬驱动装置的发展趋势进行了初步探讨。结果表明,上述两种驱动装置均为弱耦合设计,满足独立公理,公理设计理论能够给出该结构之所以能够历经考验的理论解释。本研究为如何获得空心轴连杆架悬驱动装置这种优良设计并不断推陈出新提供了方法学上的借鉴。

电动机架悬新型驱动装置的基本结构与分析比较

着重介绍了4种具有盘形制动功能的轮对空心轴式电机架悬新型驱动装置的基本结构,并对它们的特点进行了全面的分析比较。结合我国常用速度200km/h机车的发展,提出了应积极开发研究掌握具有交流电动机、承载式传动齿轮箱、盘形制动功能、弹性架悬等特征的我国第二代电动机架悬技术。

电动机减振器参数对弹性架悬机车动力学的影响

目前国内外高速机车驱动装置弹性架悬可分为摆杆位于非电动机侧和电动机侧两种结构,针对某2B0轴式高速电力机车,通过数值仿真分析电动机减振器参数对上述两种悬挂结构动力学性能的影响,并比较了两种驱动装置对应机车的动力学性能。结果表明:改变电动机减振器阻尼和电动机减振器距吊耳相对位置,机车非线性临界速度和轮轴横向力有大幅度变化,且存在合适的电动机减振器阻尼和相对位置,使机车兼顾较高的非线性临界速度和较低的轮轴横向力;综合两种驱动装置悬挂结构机车动力学性能结果,除非线性稳定性外,两车的直线运行性能和曲线通过性能差异均较小。故驱动装置摆杆位置的选择主要从结构空间尺寸的角度,同时要关注电动机减振器的参数优化。

弹性架悬式电机悬挂参数对动车振动性能影响

利用多体动力学软件SIMPACK建立某动车组单车模型,分析弹性架悬式牵引电机悬挂节点横向刚度和垂向刚度对车体、构架和牵引电机横向与垂向振动加速度的影响情况。结果表明,电机悬挂节点刚度变化对车体振动情况影响较小,对构架和电机影响较大。最后得到悬挂节点横向与垂向刚度的最佳选取范围。

考虑架悬电机和车体柔性的高速列车振动分析

考虑柔性车体和架悬电机,建立高速动车组动力学模型,推导系统传递函数,分析电机悬挂参数对车体、构架和自身振动的影响。仿真结果表明,除采用极小的悬挂刚度外,架悬电机的刚度和阻尼对车体舒适度的影响极小,故在进行车辆系统动力学性能评价时,可以忽略架悬电机的影响。电机悬挂刚度和阻尼对构架的振动略有影响,由于空间位置的限制和电机自身携带振动源,工程上电机悬挂刚度和阻尼一般都较大,因此其对构架振动影响有限。电机悬挂刚度和阻尼对其自身的振动影响相对显著,随着刚度和阻尼的增大,电机的振动加速度RMS均显著降低,然而当刚度增大到2 MN/m以上后其影响减弱。

自主创新开发我国第二代轮对空心轴式电机架悬驱动装置

介绍了要自主创新开发研制的我国第二代轮对空心轴式电机架悬新型驱动装置中交流电动机、承载式传动齿轮箱、盘形制动技术、弹性架悬技术等四大主要技术的特征。

永磁同步电机架悬直驱机构与驱动轴的干涉分析

提出了永磁同步电机架悬直驱机构与驱动轴间动态间隙的干涉评判指标。建立了永磁架悬直驱转向架非线性有限元冲击模型及整车动力学模型,分别就非线性冲击工况及随机振动工况计算了驱动机构与驱动轴间的垂向相对动态位移。根据干涉评判指标完成了架悬直驱机构与驱动轴的动态匹配设计。研究结论可为永磁架悬直驱机构的工程化运用提供参考。

ZME080-A型分体组焊弹性架悬式构架技术方案研究

根据ZME080-A型分体组焊的构架设计过程,介绍了构架设计的载荷及约束条件,介绍了构架主体、梁体、焊缝设计的结构特点及优化思路,并对构架总体及安装座进行强度校核,对构架产品进行疲劳试验验证,意在探究力学特性下的最优焊接及结构优化方案。

弹性架悬式驱动装置悬挂载荷研究

针对弹性架悬式驱动装置的结构特点,在详细分析悬挂载荷的基础上,提出了弹性架悬式驱动装置悬挂载荷的分析模型。通过实例计算推导出了悬挂摆杆受力点的载荷计算公式、影响因素和优化方案。

超高层建筑屋顶超限花架悬挑钢筋混凝土梁的施工组织与质量管控

针对成都启阳恒隆广场项目1#楼屋顶超限花架悬挑钢筋混凝土梁的施工难点,提出了多个施工对策,并通过对各方案进行成本、质量、安全的对比分析,结合项目实际情况,对屋顶超限花架悬挑钢筋混凝土梁施工过程中的方案选择以及质量控制进行了介绍,以期为类似工程提供借鉴。