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牵引机车状态下曲线通过导向特性研究
- 2018-08-10-

     牵引机车状态下曲线通过导向特性研究考虑车轮与钢轨的运动特性及轮周牵引力,推导出机车在牵引状态下通过曲线时的轮轨滑率计算公式,并对曲线通过时的轮轨横向动态相互作用特性进行仿真计算与分析;同时研究牵引力大小对转向架导向性能的影响,对比分析了机车牵引与惰行状态下的导向性能。理论仿真分析结果表明:牵引力可以改变轮轨纵向蠣滑力的大小和方向,与情行工况相比,牵引状态下的轮对导向力矩有所减小,轮对的自导向能力减弱不利于曲线通过;提高牵引力,总轮轨蜗滑率将很快达到饱和状态,牵引力越大,轮轨纵向滑力越大,两侧纵向滑力差值越小,机车轮对自导向能力越差,轮对冲角增大,而轮轨横向滑力越小;当牵引力增加到定程度时,总轮轨蟠滑率超过极限状态,曲线通过时两侧轮径差太小而出现打滑和空转的现象。


      曲线轨道是铁路线路三大薄弱环节之一,而机车车辆曲线通过性能是动力学领域中的难点和热点,长期以来一直为人们所关注。到目前为止,已有大量的文献和资料对车辆曲线通过时的动力学性能进行了研究,包括车辆的线性及非线性曲线通过导向机理、轮轨横向相互作用特征以及改善车辆曲线通过时的措施等。机车曲线通过时的性能,轮轨之间除具有与车辆相同的蠕滑力和法向力之外,还存在牵引或制动力矩产生的圆周力。大多数文献仅对机车在惰行工况下(实际上,惰行运行的机车动力学性能分析方法与车辆的相同)的整车动力学性能、参数优化、结构设计与改进等方面给予了深入的研究和报道。主要基于稳态理论曾对机车径向转向架的原理及其曲线通过性能进行了分析研究,并对机车在牵引工况下的导向性能作了定性的分析和说明。因此,关于机车在牵引或制动状态下通过曲线轨道时的导向机理及轮轨动态相互作用特性等,至今尚未完全被人们所认识和了解,这些研究在国内外也鲜有报道。


     本文通过对机车在牵引状态下通过曲线时的导向机理及其轮轨横向动态相互作用特征进行研究,深人讨论和研究牵引力大小对机车动态曲线通过性能的影响,与此同时,也将对比分析机车情行与牵引工况下的轮对导向性能。机车轮对受力分析轮对受力主要有:轮轨蜗滑力/力矩、轮轨法向力、一系悬挂力及轮对重力等。



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