高速机车用粉末冶金制动闸瓦的研制

机车高速化是国民经济高速发展的迫切需求 ,而没有制动就没有高速化。粉末冶金制动闸瓦广泛应用于高速机车摩擦制动。现总结高速机车用粉末冶金制动闸瓦的研制工作。

高速机车用球墨铸铁连杆的试制

采用覆砂铁型铸造工艺试制了美国EMD高速机车用的球墨铸铁连杆。通过合理设计浇注系统,严格控制化学成分和浇注工艺,获得了满意的结果:(1)铸件的表面质量及尺寸精度均满足技术指标要求,球化级别达到2级;热处理后铸件本体基体组织中铁素体体积分数达94%;(2)铸件力学性能达到美国ASTM A 536-84标准,符合牌号65-45-12标准要求,即抗拉强度≥448 MPa,屈服强度≥310 MPa,伸长率≥12%,-20℃低温冲击值≥12 J/cm2。

基于RBFNN代理模型的高速机车横向动力学性能多目标优化

针对高速机车横向动力学中的悬挂参数优化问题,首先,以国内某型2B0轴式高速机车为基础,采用SIMPACK软件建立该机车动力学模型;其次,以蛇行稳定性和横向平稳性指标为优化目标,同时兼顾新轮和磨耗轮2种轮轨接触状态,通过拉丁超立方试验设计方法对关键悬挂参数进行采样设计;最后,根据试验设计结果构建转向架悬挂参数映射到机车横向动力学性能的RBFNN代理模型,并利用Sobol敏感性和Pearson相关性分析方法来量化悬挂参数对优化目标的影响程度。研究结果表明:在参数给定优化范围内,机车横向动力学性能几乎不受二系横向减振器节点刚度变化的影响;而蛇行稳定性对一系纵向刚度、抗蛇行减振器节点刚度以及抗蛇行减振器阻尼较敏感,前后司机室横向平稳性对二系横向刚度最敏感,在高速机车转向架设计中应该给予重视。此外,将代理模型结合遗传算法NSGA-Ⅲ搭建快速多目标优化平台,并通过动力学仿真结果验证该平台的准确性,可有效替代车辆系统动力学模型仿真计算及优化。

高速机车悬架系统磁流变阻尼器试验建模与半主动控制

针对磁流变阻尼器的高速机车横向半主动悬架系统,设计并制作了一个剪切阀式磁流变阻尼器,在液压伺服试验机上对磁流变阻尼器的阻尼特性进行了试验研究;提出了一种修正的Bouc-Wen模型,并用优化方法确定了模型的参数:建立了采用磁流变阻尼器的高速机车横向半主动悬架系统模型,运用中心流形定理分析了半主动悬架系统的稳定性;提出了一种半主动控制策略,仿真验证了采用磁流变阻尼器的高速机车横向半主动悬架系统的有效性。

额定功率下高速机车谐波特性的仿真分析

通过综合分析高速机车脉宽调制（PWM）整流器谐波电压产生的过程和牵引供电系统的谐波阻抗特性，对高速机车以额定功率运行时谐波的动态特性进行了计算和分析．采用双傅立叶级数和Bessel函数推导出PWM整流器谐波电压的计算式；基于分布参数模型导出了接触网谐波阻抗的表达式，进而对串联、并联谐振进行了分析．在此基础上，对机车在额定功率下的谐波电压和谐波电流进行了仿真计算和频谱分析．结果表明：谐波电压和谐波电流的频谱特性均与机车位置有关，尤其是谐波电流的变化更大；特定次谐波在特定线路位置发生串联谐振，且谐振位置随机车位置变化；谐波电流含量很小，主要集中在3～9次低次谐波和发生串联谐振的频带．

我国200km/h速度等级高速客运机车转向架平台设计分析

针对我国200 km/h客运的需求,作者建立了适于200 km/h速度等级、轴功率1 600 kW的3轴机车转向架平台设计方案。该转向架可满足我国牵引18-20节客车和200 km/h高速客运需求,并可在机车车体和转向架主体结构均保持不变和装配接口不变的条件下,通过转向架内部的局部调整,适应速度160-230 km/h、轴重21-23 t机车的集成需求。3轴转向架结构方案以机车足够的稳定性、高黏着、低磨耗、低轮轨作用力为设计目标,采用交流驱动单元和驱动单元弹性架悬、低位推挽牵引、轮盘制动、磨耗形踏面和柔性二系悬挂等多项先进成熟技术。计算分析表明,该转向架理论上非线性临界速度可达480 km/h,直线运行和曲线通过性能优良。

高速机车牵引齿轮传动系统动态特性及非线性因素影响研究

综合考虑齿轮时变啮合刚度、齿面间隙、轴承游隙等多种非线性因素影响,并考虑高速机车齿轮传动系统三维空间五个方向的振动响应,建立高速机车齿轮传动系统弯-扭-轴-摆耦合多自由度动力学分析模型。对动力学方程进行无量纲化后,采用4阶变步长Runge-Kutta法对高速机车齿轮传动系统动力学模型进行求解得到高速机车齿轮传动系统时间历程曲线和幅频响应曲线。定量给出齿轮内部激励、齿面间隙、轴承游隙等参数等对高速机车齿轮传动系统的影响,为齿轮的动态优化设计和齿面侧隙、轴承游隙等参数的合理选择提供理论基础。

新型高速机车轴温监测系统的研究与开发

介绍了一种新型高速机车轴温监测系统 .该系统采用新型数字式温度传感器 ,利用单根串行总线传输数字信号等新技术 ,具有测温精度高、抗干扰能力强、工作稳定可靠的特点 .在SS7D型高速机车上的运行结果证明 ,该系统测温误差小于 1 5℃ ,没有误报警和漏报警现象 ,是可行的和实用的 ,能满足高速机车的要求 ,对保障高速机车的安全运行具有重要作用 .

高速机车单轮对牵引力矩数值分析

用数值分析方法计算了高速机车轮对和轨道之间的粘着力， 确定了轮对的牵引力矩随机车的运行速度、轮对相对轨道的位置和轮轨之间滑差的变化情况。数值分析中改进了Ｋａｌｋｅｒ三维弹性体滚动接触理论模型，并考虑到接触斑质点对之间相对滑动速度对摩擦因数的影响。数值结果对高速机车轮对粘滑控制提供了重要数据。

用圆柱铣刀加工高速机车流线型曲面的三阶切触原理

把微分几何中曲线与曲面之间的“切触”概念应用于高速机车流线型复杂曲面的数控加工 。

基于磁流变阻尼器的高速机车横向半主动振动控制研究

在分析磁流变阻尼器Bouc-Wen立方修正模型及高速机车振动特点基础上,提出应用磁流变阻尼器进行机车振动控制,建立了基于磁流变阻尼器的17自由度高速机车横向半主动模型。针对模型的非线性特征,在简单模糊控制规则基础上,提出根据控制效果实时修正磁流变阻尼器输入参数的自适应模糊控制策略。在MatLab环境中进行仿真,结果表明:与被动控制、简单模糊控制相比,自适应模糊控制能有效衰减机车横向振动;在低频阶段,尤其是对乘坐舒适度影响大的5Hz～8Hz范围内能显著提高高速机车的平稳性和乘坐舒适性。

基于频域平稳性的高速机车悬挂参数优化匹配

为合理优化匹配悬挂参数以提升高速机车动力学性能,针对某高速机车,采用虚拟激励法计算频域横向平稳性指标,提出了考虑频域横向平稳性和稳定性多目标性能的关键悬挂参数多参数协同优化方法;分别以2种抗蛇行减振器布置方式和3种轮轨接触状态运行工况为例,验证了该方法对机车横向动力学性能的提升效果.结果表明:低轮轨接触锥度工况机车一次蛇行稳定性较差,尤其采用抗蛇行减振器斜对称布置方式,机车后司机室横向平稳性显著变差;对于低锥度工况,需以提高机车稳定性为优化目标,而高锥度工况则更需关注其横向平稳性;为兼顾不同轮轨接触条件下机车动力学性能,以提高线路适应性,机车一系纵向刚度、抗蛇行减振器阻尼和二系横向减振器阻尼值在文中给定的优化范围内应尽量选取较小值,建议分别选取12 kN/mm、600 kN•s/m和25 kN•s/m.

高速机车牵引齿轮的参数化实体建模及其动力学分析

为解决高速机车牵引齿轮的参数化实体建模技术,提高齿轮的设计计算精度,依据渐开线斜齿圆柱齿轮齿廓形成的基本原理和机车牵引齿轮的设计特点,在Pro/E软件系统下对渐开线斜齿圆柱齿轮的端面渐开线、分度圆螺旋线进行参数化建模,在此基础上构造了机车牵引齿轮的参数化三维实体模型及其传动系统模型,并应用软件分别建立了多个机车牵引齿轮传动系统的模型。结合ADAMS软件对齿轮传动系统的动力学性能进行了分析计算,为机车牵引齿轮强度的提高和参数的优化提供了基础。

高速机车走行部实时在线监测与诊断方法的研究

根据机车走行部齿轮失效和车轮踏面擦伤的故障机理,采用了基于振动信号分析的监测诊断技术,对机车走行部加速度信号进行了采集、处理与分析,初步确定了机车走行部实时在线监测的方法。在监测系统的软硬件实现上,完成了数据采集模块、通信模块等硬件部分的设计,并以Lab Windows CVI为软件平台,完成了信号分析处理软件的设计。通过装车实验表明,机车走行部实时在线监测系统基本满足检测精度、可靠性和功能性等设计要求。

准高速 DF_(11) 机车制动系统研究与分析

论述了准高速ＤＦ１１机车制动系统、性能参数、运行试验结果。对ＤＦ１１机车制动系统中存在的问题进行了分析与讨论，并提出了改进方法。

高速机车轴盘制动装置温度场分析

通过计算接触面热阻、间隙导热系数和表面换热系数,在ANSYS里建立三维模型,比较真实地模拟了机车轴盘制动装置制动过程的热量传递。分析了其温度场和热应力分布,并讨论了相关参数对盘毂与外空心轴过盈面温度和温度梯度的影响,结果表明:紧急制动时,制动盘最高温度在制动53 s时刻,而最大热应力出现在17 s时刻,最大热应力值为432 MPa,小于制动盘许用应力;可以采取增大制动盘和盘毂间隙来增大热阻,减小温度梯度对过盈配合的影响。

高速机车无变压器化交流传动系统中直流斩波器结构参数估算

利用直流斩波技术实现高速机车无变压器化交流传动系统结构是实现车载牵引变压器小型轻量化的一种新方案,这种无变压器化交流传动系统结构需要解决的首要问题是其中的直流斩波器的电路拓扑结构及其元件参数的确定问题。通过合理分解电路结构的方法,对直流斩波器基本电路结构的输入滤波器和输出滤波器的元件参数进行了估算,估算结果可以为进一步的研究提供参考。

高速列车机车用复合材料车头盖的研制

介绍了“中华之星”高速列车机车用聚合物复合材料开闭罩和固定罩的模具设计、材料选择、模具和产品制备过程 ,以及制品性能检测和应用结果。结果表明 ,研制的聚合物复合材料车头盖的模具设计、材料选择合理 ,模具和产品制备工艺符合列车机车用车头盖的性能要求 ,经实际应用考核 ,复合材料车头盖满足使用的需要。

高速机车车辆横向振动最大偏移量计算

应用随机振动理论，通过对轮对输入轨道谱和解动力学方程得到准高速车辆最大横向振动偏移量，与线路动力学试验结果基本一致．用同样的方法再计算２００～３５０ｋｍ／ｈ运行时的车体横向振动偏移量，即可作为制定高速机车车辆限界和建筑限界的基本依据之一．

高速铁路机车牵引齿轮优化设计

本文在对国内外机车牵引齿轮现状进行了较深入调研的基础上，提出了从优选材料热处理、进行齿形和参数的优化设计、合理选择制造精度、优选润滑剂与润滑密封方式、改善动力学性能等五个方面来提高我国高速机车牵引齿轮传动承载能力和寿命的具体措施。