考慮齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)耦合效應(yīng)的大功率重載電力機(jī)車動(dòng)力學(xué)性能研究.pdf

1、機(jī)械牽引傳動(dòng)系統(tǒng)是鐵路機(jī)車動(dòng)力傳遞的主要路徑,同時(shí)也是轉(zhuǎn)向架乃至機(jī)車中易發(fā)生故障和失效的薄弱環(huán)節(jié),其中,齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一,其性能的好壞直接影響到機(jī)車能否正常運(yùn)行,與機(jī)車服役動(dòng)態(tài)性能甚至運(yùn)行安全密切相關(guān)。隨著我國重載鐵路的快速發(fā)展,大功率、大軸重、高速度是機(jī)車發(fā)展的主要方向,這給機(jī)車齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)服役性能與安全提出了更高的要求和更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。同時(shí),齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)一旦發(fā)生故障,輕則劣化機(jī)車動(dòng)態(tài)性能,重則引起機(jī)車牽引／制動(dòng)動(dòng)力中

2、斷,導(dǎo)致列車運(yùn)行失控甚至脫軌等嚴(yán)重安全事故,給列車運(yùn)行平穩(wěn)性甚至行車安全帶來極大不利影響。因此,研究牽引齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)與機(jī)車系統(tǒng)之間的耦合動(dòng)態(tài)相互作用機(jī)制,分析齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)大功率重載機(jī)車動(dòng)力學(xué)性能的影響,對(duì)保障我國重載列車穩(wěn)定安全運(yùn)營具有重要的理論意義和實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值。
　　在分析和總結(jié)國內(nèi)外機(jī)車及齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究概況與我國目前使用的主型重載電力機(jī)車及齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理的基礎(chǔ)上,采用多體動(dòng)力學(xué)的方法,建立了考慮

3、齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)耦合效應(yīng)的大功率重載機(jī)車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型,利用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)驗(yàn)證了建立的機(jī)車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的正確性;推導(dǎo)了牽引傳動(dòng)裝置采用抱軸式對(duì)稱布置的2(B0-B0)軸式機(jī)車的軸重轉(zhuǎn)移理論解析計(jì)算公式;在此基礎(chǔ)上,分析了齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)耦合效應(yīng)對(duì)重載機(jī)車動(dòng)力學(xué)響應(yīng)特性及動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的影響。
　　首先,利用多體動(dòng)力學(xué)軟件對(duì)重載機(jī)車及其牽引齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)動(dòng)力學(xué)理論建模,在揭示齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)耦合效應(yīng)機(jī)制的基礎(chǔ)上,建立了含齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的

4、完整機(jī)車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型;利用建立的模型,計(jì)算獲得了機(jī)車車體和轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的動(dòng)力學(xué)響應(yīng),并與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析。研究結(jié)果表明:仿真計(jì)算得到的車體及構(gòu)架振動(dòng)加速度響應(yīng)波形與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)試獲得的結(jié)果在幅值和趨勢(shì)上均吻合良好。例如,相同工況下,測(cè)試和仿真計(jì)算獲得的車體垂向振動(dòng)加速度最大值分別為0.30g和0.28g,橫向振動(dòng)加速度最大值分別為0.030g和0.026g;而構(gòu)架垂向振動(dòng)加速度最大值分別為0.65g和0.60g,橫向振動(dòng)加速

5、度最大值分別為0.48g和0.50g。
　　其次,推導(dǎo)了重載機(jī)車軸重轉(zhuǎn)移理論解析計(jì)算公式,對(duì)比分析了考慮齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)車動(dòng)力學(xué)模型與理論公式計(jì)算獲得的機(jī)車軸重轉(zhuǎn)移結(jié)果,二者吻合良好;此外,由于動(dòng)力學(xué)模型綜合考慮了機(jī)車實(shí)際運(yùn)行過程中各種動(dòng)態(tài)激勵(lì)的耦合作用,可以進(jìn)一步反映機(jī)車運(yùn)行過程中的動(dòng)態(tài)軸重轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。
　　最后,對(duì)比分析了考慮齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)與傳統(tǒng)不考慮齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)車運(yùn)行平穩(wěn)性、行車安全性、輪軌動(dòng)態(tài)相互作用等動(dòng)力學(xué)性能評(píng)價(jià)