機(jī)車粘著控制驅(qū)動(dòng)動(dòng)力學(xué)仿真研究.pdf

1、鐵路重載運(yùn)輸一直是重要的發(fā)展方向，機(jī)車功率不斷提高，這對機(jī)車的粘著利用性能提出了苛刻的要求。為提高粘著利用，粘著控制裝置已經(jīng)廣泛應(yīng)用到大多數(shù)國家的機(jī)車中，而機(jī)車在高粘著利用時(shí)易產(chǎn)生復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)問題，而且輪軌磨耗問題日益嚴(yán)重。研究機(jī)車在施加粘著控制后運(yùn)行在粘著極限態(tài)時(shí)的動(dòng)態(tài)性能，以及合理匹配懸掛參數(shù)使機(jī)車具有較高的粘著性能，具有較強(qiáng)的工程應(yīng)用價(jià)值，另外采用多體動(dòng)力學(xué)和現(xiàn)代控制理論相結(jié)合的仿真研究是開發(fā)機(jī)車粘著控制技術(shù)的主要發(fā)展方向之一。本

2、文的主要工作如下:
　　 (1)建立機(jī)電、控制一體化的仿真平臺，由整車驅(qū)動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型、電傳動(dòng)及控制系統(tǒng)、粘著控制系統(tǒng)組成。其中包括具有詳細(xì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)車動(dòng)力學(xué)模型，串勵(lì)直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)，交流異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)，組合校正法及一種基于最優(yōu)蠕滑率法的粘著控制系統(tǒng)。應(yīng)用修正小自旋三維非線性輪軌粘著力計(jì)算模型，在仿真中通過改變靜摩擦系數(shù)得到不同軌面條件下的粘著特性曲線。
　　 (2)仿真分析在直線及曲線上機(jī)車空轉(zhuǎn)時(shí)的粘滑振動(dòng)

3、，分析懸掛參數(shù)對粘滑振動(dòng)的影響。粘滑振動(dòng)時(shí)，伴隨有輪對縱向振動(dòng)及電機(jī)點(diǎn)頭振動(dòng)等，曲線上還出現(xiàn)了輪對的橫向及搖頭振動(dòng)。適當(dāng)增大懸掛剛度有利于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定。
　　 (3)比較兩種粘著控制方法，分析驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)懸掛參數(shù)對機(jī)車粘著利用的影響，以及機(jī)車運(yùn)行在粘著極限態(tài)的動(dòng)力學(xué)性能。結(jié)果表明，懸掛剛度不能過小，合適的懸掛剛度會(huì)降低輪軌磨耗。粘著控制下，橫向平穩(wěn)性變好，曲線上外側(cè)輪軌垂向力，輪重減載率及輪對搖頭角均有所增大，小半徑曲線上的輪軌間

4、橫向力減小，在大半徑曲線上則增大，直線和曲線上的輪軌磨耗均增大，而且曲線上輪對1、4外側(cè)的磨耗最嚴(yán)重，曲線半徑越小磨耗越嚴(yán)重。
　　 (4)分析機(jī)車在曲線通過時(shí)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩及粘著控制對導(dǎo)向特性及輪軌磨耗的影響，以及一系懸掛剛度對機(jī)車性能的影響。機(jī)車在小半徑上導(dǎo)向能力本來就差，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的影響不大，在大半徑上驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩使導(dǎo)向能力明顯變差，磨耗增大。曲線半徑越小，縱向蠕滑成分越小，牽引能力越小。可適當(dāng)增大一系橫向剛度，減小一系縱向剛度以降