重载机车102型钩缓装置动态模拟方法与动力学性能研究

该研究结合试验数据提出了重载机车102型车钩缓冲装置受压动态响应的模拟方法,并研究了该机车及钩缓装置在双机重联牵引万吨列车编组下的动力学性能。基于102型钩缓装置结构特性与受压稳钩机理,采用加权离散方法将缓冲器简化为具有相同迟滞特性的多个阻抗力元,并引入剪切刚度来考虑其相互之间的剪切效应,提出了能够准确模拟钩肩止挡和缓冲器偏压特性的102型钩缓装置动力学建模方法;进而借助子结构方法搭建了“主控机车+重联机车+货车车辆+虚拟货列”的双机重联牵引万吨列车动力学模型,其中四节机车、货车车辆之间采用钩缓装置子结构连接;通过试验数据对比修正了钩缓装置模型中离散阻抗力元间的剪切刚度,并验证了所建列车动力学模型的正确性;计算分析了线路条件、结构参数、机车电制力等对系统动力学响应和运行安全性的影响规律。结果表明:重载机车在小半径曲线上施加大电制力容易引起异常增大的轮轴横向力,危及行车安全;随着车钩最大自由转角的增大,车钩偏转角和机车运行安全性指标均呈逐渐增大趋势;机车二系悬挂横向刚度增大有助于提高机车自身的受压稳定性和减小车钩偏转角,但过大横向刚度又会增大轮轨横向动态作用。

北京大兴机场线钩缓装置连挂性能分析研究

结合北京大兴机场线列车应可实现重联运行的运营需求,对车钩缓冲装置的性能参数在不同车速工况下的动力学性能进行计算。通过仿真计算和分析,把列车当作一个有质量、弹性及阻尼的多刚体结构,每辆车简化为单独的质点,分别计算5 km/h和15 km/h车速下列车重联时各个连接面的最大行程、车钩力和吸收能量。结果表明,在5 km/h时,造成的冲击较小,各连接面最大行程为88.95 mm,最大车钩力为653.99 kN,所有车钩缓冲器的行程、车钩力均在车钩允许范围内,压溃管未触发;在15 km/h时,造成的冲击最大,其中最大行程为374.11 mm,最大车钩力为1050.24 kN,最大吸能为279.79 kJ,车钩力及行程均未超过车钩设计值,车钩缓冲器正常动作,压溃管均触发。大兴机场线的车钩缓冲器和压溃管组成的吸能系统均能完全吸收列车的冲击能量,车钩力未超过车体强度值,不会对车体结构造成永久损坏。

重载组合列车纵向动力学及安全性问题研究

简要梳理我国重载组合列车纵向动力学综合试验和数值仿真研究方法;分析列车管减压量、缓解速度、线路坡度、电制力、列车编组方式、Locotrol同步作用时间等因素对列车纵向动力学的影响规律和作用机理;研究中部从控机车及其钩缓装置受压稳定性、电制侧向过岔安全性等安全问题的产生原因、作用机理和影响因素;提出重载组合列车安全技术提升策略,以提高我国重载列车运行安全性。

重载机车扁销钩缓装置的受压稳定性

建立钩尾圆弧摩擦面与从板圆弧摩擦面的曲面-曲面接触摩擦数学模型，并结合改进的具有非线性迟滞特性的缓冲器数学模型和扁销止挡数学模型，采用SIMPACK软件建立重载机车扁销钩缓装置的动力学分析模型并验证其准确性，研究钩尾与从板问的摩擦系数及它们相互接触的圆弧摩擦面半径对钩缓装置受压稳定性的影响。结果表明：摩擦系数对钩缓装置的受压稳定性影响较大，随着摩擦系数的增大，钩尾的摩擦约束作用逐渐增强，钩缓装置的受压稳定性也随之增强，车钩转角呈阶梯形减小，建}义摩擦系数的合理控制范围为0．25～0．45；钩尾的圆弧摩擦面半径越大、从板圆的圆弧摩擦面半径越小，则钩缓装置的受压稳定性越好。

重载机车钩缓装置建模及承压行为

为研究重载机车钩缓装置承压行为,建立了重载机车圆柱销、长扁销车钩模型,并在两种车钩模型中分别考虑了钩肩控制模块与钩尾摩擦弧面模型;结合具有非线性迟滞特性的弹性胶泥缓冲器模型,完成了重载机车钩缓装置模型.以4节机车及1节简化货车组成的列车模型为例,研究了重载机车直线运行时钩缓装置的承压行为对轮轴横向力、轮轨磨耗的影响.研究结果表明:建立的交互性钩肩控制模块及钩尾摩擦面分别可以较好地模拟圆柱销、长扁销车钩的实际承压行为;具有两种稳钩功能的车钩均能将车钩偏转角限制在4.0°以内,可以减小车钩力的横向分力,提高机车运行安全性.

重载货运内燃机车钩缓系统研究

根据线路运行试验和仿真计算的结果,分析钩缓系统对重载列车纵向力和横向力的影响,提出120km.h-1速度级重载货运内燃机车钩缓系统的基本要求,并提出相应的钩缓系统方案。通过仿真分析,研究该方案的车钩强度、缓冲器容量与机车联挂速度的关系;并通过受力分析,系统研究钩缓系统对中控制功能的原理。综合分析表明:所提出的钩缓系统方案能够满足120 km.h-1速度等级重载货运内燃机车车钩强度及连接可靠性、列车运行稳定性的要求。

牵引及制动操纵对重载机车轮轨动力作用的影响

基于列车纵向动力学理论和车辆—轨道耦合动力学理论,建立考虑钩缓系统中车钩纵向、横向和垂向作用力的重载列车—轨道耦合动力学模型。以机车牵引万吨列车为考核工况,分析牵引和制动时机车的受力特点,研究牵引力、制动力及车钩力对机车运行性能的影响过程和影响程度,并对理论模型进行试验验证。结果表明:在牵引、电制动及紧急制动工况下,直线线路上机车的轮重分别较惰行工况降低了约13,7和4kN,单纯的牵引或制动力可降低轮轨横向蠕滑力,间接造成轮轨横向力的小幅增大,但轮轴横向力基本不变;车钩力可通过车钩摆角产生横向分量,并传递到轮轨界面,改变轮轴横向力的整体变化趋势;若车钩偏转3°,在电制动工况下,前部机车承受的压钩力较大,引起的轮轴横向力增幅达18kN,在紧急制动工况下,机车上的压钩力幅值小,引起的轮轴横向力在8kN以内。

两万吨列车纵向动力学性能预测

开发了基于空气制动系统仿真的列车纵向动力学仿真程序.通过单车撞击试验获得缓冲器本构关系,通过仿真获得1+2+1编组两万吨列车制动特性.计算了两万吨列车车钩力分布特性,在受力特点上看,1+2+1编组列车在制动时可以看作中间分界的两段列车,每段列车前部受压,后部受拉.最大车钩力发生在列车的约1/8处,最大拉钩力发生在列车的约7/8处.后部机车滞后于前部机车制动,将使受压车辆数目增多,最大压钩力增加、发生位置后移,最大拉钩力变化不大.车钩间隙越大,车钩力越大.初速度越高,车钩力越小.

组合列车装用13A/QKX100钩缓的中间机车承压能力分析

为研究重载组合列车中的中间机车承压能力,在分析13A/QKX100钩缓系统工作原理的基础上,建立了具有非线性迟滞特性的弹性胶泥缓冲器及具有钩尾摩擦弧面的车钩仿真模型。采用由1台HXD1八轴机车及2节C80货车组成的列车模型,分析了不同特性钩缓系统的承压动态表现,并研究了配备不同特性钩缓系统时中间机车的承压能力。研究结果表明:对于没有摩擦稳钩作用的车钩,中间机车轮轴横向力最大值随纵向压钩力及车钩自由角的增大而增大,但当车钩自由角较小时轮轴横向力相对纵向力的增大不明显;当车钩自由角小于6°时或钩缓系统具有摩擦稳钩作用时中间机车的承压能力大于2 500 kN。

车辆冲击数值模拟研究

为了研究车辆冲击对车辆运行安全性的影响,依据缓冲器计算理论,利用Simulink软件建立了货车缓冲器动力学修正模型;根据车辆系统动力学理论及车钩计算模型,利用UM软件建立了装用K6转向架的C80货车完整自由度车辆模型.将上述模型联合仿真,实现了车辆冲击的数值模拟.计算结果表明:两组车之间的冲击比一辆车与一组车间的冲击危害更大;车钩和从板质量使车辆产生高频小幅的车钩力;悬挂因素导致完整自由度车辆冲击模型的车钩力比单自由度车辆冲击模型小21.7%;车辆在纵向、横向和垂向存在耦合关系,轮轨垂向力随着冲击质量以及重心高度的增加而增大,轮轨横向力随着车端纵向压力的增加和曲线半径的减小而增大.

基于Adams的列车碰撞三维动力学模型和仿真

为研究列车碰撞性能,用Adams创建由车体、车钩缓冲装置、端部吸能结构、防爬器、转向架和轮轨力等组成的单节车厢三维动力学模型,并创建6节车厢列车的三维动力学模型,模拟列车以15 m/s的速度与2节静止车厢碰撞的过程.通过分析各节车厢的速度、加速度和每个车钩缓冲装置的相对偏移量在碰撞过程中的变化情况,重现列车碰撞过程,进而分析影响列车垂向爬车和横向屈曲稳定性的因素.仿真结果表明,碰撞过程中每个车钩缓冲装置的相对偏移量和列车各节车厢的加速度最大值均沿列车运行向不断变小;列车前三节车厢的垂向爬车和横向屈曲最严重,转向架发生出轨现象.

头车钩缓装置试验台液压系统的分析与仿真

地铁头车半自动钩缓装置试验台检测钩头最大水平摆角的联挂状态时,需要液压马达带动装有车钩的可调支座横向移动一定距离以使达到预期的摆角。对阀控马达电液位置伺服控制系统的频率特性、稳定性、控制误差等作了分析,并对DYC1伺服阀进行了详细的建模。通过AMEsim/Simulink的联合仿真分析,同时采用模糊策略优化控制效果,所设计的液压系统准确、稳定、可靠,车钩摆角完全达到预期要求的效果。随着工程对象的复杂化,AMEsim/Simulink联合仿真这方法为解决复杂工程控制难题、液压元件的设计等开创了一条效果很好的途径。

320t鱼雷型混铁车技术改进与运用

针对320 t鱼雷型混铁车在使用中暴露出的车钩变形,缓冲器损坏,心盘螺栓剪断,心盘、轮缘润滑不良与环境污染等问题进行了研究与改进。提出采用13号大摆角车钩、ST型缓冲器,心盘、轮缘润滑采用干式润滑剂等方案,运用效果良好。

25型客车密接式车钩缓冲装置的研制

通过对国内外密接式车钩的应用情况进行调研,结合国内25型客车基本参数,提出了25型客车密接式车钩缓冲装置的基本性能及技术参数,通过方案设计及强度、曲线通过计算,确定了产品的型式及具体尺寸。对试制样机进行装车连挂及通过曲线试验;对零部件进行了静拉强度校核。研制的25型客车用密接式车钩缓冲装置从技术上实现了既有25型客车装用密接式车钩缓冲装置的要求,而且换装工作简便易行,在车辆段即可完成与15号车钩缓冲装置的换装,可以大大改善列车的纵向动力学性能。

基于CAD/CAE集成的地铁密接式钩缓装置设计

介绍了基于Solidworks平台CAD/CAE集成的运动干涉和有限元分析,对新型地铁密接式钩缓装置设计方案确定和关键参数进行了优化设计计算,确保了新型密接式钩缓装置在具有合理结构的同时,也改善了新型密接式钩缓装置的动力性能。

基于调车工况的车辆纵向冲击数值模拟研究

根据由车钩缓冲器和心盘组成的铁路货车纵向受力特点,利用Matlab软件建立铁路货车调车冲击的动力学模型,分别研究不同轴重车型、不同刚度阻尼、不同制动阻力状态及不同冲击模式对车辆纵向冲击特性的影响。结果表明,随着我国铁路货车轴重的增大,车钩连挂处、车体与转向架连接处承受的纵向惯性力也随之增大。阻抗特性呈凸型的缓冲器能吸收更多的车辆冲击能量,可适应更大的调车冲击需求。较小的车体底架结构刚度及车体与转向架连接刚度有利于缓和车辆的纵向冲动。被撞车的制动阻力作用会使车辆速度衰减的更快,但也将引起更大的车钩和心盘冲击。冲击模式对车钩和心盘处的冲击影响差异很大,三重冲三重模式下的车钩力最大,三重冲一空模式下的心盘力最大。

HX_D1型重载机车钩缓系统仿真研究

为研究HXD1型重载机车钩缓系统在线路实验中表现出的稳定动态特性,在分析13A/QKX100钩缓系统独特的工作原理基础上,建立了具有非线性迟滞特性的弹性胶泥缓冲器及具有钩尾摩擦弧面的车钩仿真模型。研究了13A/QKX100钩缓系统承受纵向压力时的动态特性,对比分析了钩尾摩擦面对车钩动态特性的影响。研究结果表明:文中提供的模型能够较精确地模拟HXD1型重载机车钩缓系统的运行动态表现;13A车钩钩尾摩擦面对车钩的承压动态特性起着关键作用。

地铁列车冲击速度计算方法研究

介绍了一种地铁列车车钩缓冲装置冲击速度的计算方法,经与专业计算软件相比,其精度达到了实用范围。

车钩缓冲装置上浮问题探讨

机车车辆在运用过程中,经常会出现车钩缓冲装置脱离托板形成的上浮(悬空)现象,给运用部门造成了不便。经过调研及分析,得出了上浮量的合理范围,为运用部门提供参考。

CRH系列动车组用车钩缓冲装置结构与检修

介绍了CRH系列动车组用车钩缓冲装置的结构、工作原理及检修内容,对车钩缓冲装置的选型及检修提出了建议。