采用传统转向架与径向转向架的HXD1C型电力机车动力学性能比较.pdf

第34卷第4期
铁道机车车辆
Vol, 31 No. 1
2014年8月
RAILWAY LOCOMOTIVE CAR
A
2014
文章编号:1008-7842(2014)04-0024-0
采用传统转向架与径向转向架的IXn1C型电力机车动力学性能比较
魏静,罗赟',王坤全
(1西南交通大学孪引动力國家重点实验室,四川成都610031
2南车资阳机车有限公司技术中心,四川资阳641301)
摘要为了改善我国重载牵引电力机车的轮缴磨耗现象,本文采用多刚体动力学软件 SIMPACK分别建立了采
用径向转向架和传统转向架的(い一C。轴式HX』1C型电力机车动力学模型,通过比较两者的非线性稳定性、直线
行性能和曲线通过性能,结果说明采用径向转向架的HX1C型电力机车可以满足120km/h速度的运用要求:
直线运行性能优良;除了通过曲线时车体横向和垂向加速度外,曲线通过性能优于原车;降低轮缘磨耗显著,在100
km/h以下减磨效果明显,各计算工况下轮缘磨耗降低60%以上,午轮磨耗功降低47%以上
关键词HX1C型电小机车;径向转向架;动力学
中图分类号:U266.1文献标志码:Adoi:10.3969/.isn.108-7842.2014.04.05
目前货运电力机车正朝着重载大動率方向发展,其用中低位双节斜拉杆推挽式牵引装置,为避免导向机
中C-C。六轴大功率货运电力机车又是重点发展的车构与构架上的牵引杆支座千涉,需要采用新的设计将导
型。HXっ1C型电力机年是南车株洲电力机车有限公司向耦合斜拉杆布置在电机上方,充分利用构架上部和
在引进德国西」子技术的基础上进行消化、吸收再创车体底架下部空间。此外,HX1C型电力机车转向架
新,研发的新一代交流传动重载货运电力机车。南车资的单元制动器也需要能适应轮对径向偏转时的轮盘制
阳机车有限公司也按照设计图纸参加批量生产HX1C动。
型电力机车
另一方面、自导向径向转向架要求较小的弯曲刚度
HX1C型机车转向架采用了成熟而先进的技术,以适应轮对径向偏转;足够的剪切刚度和牵引刚度满足
如轮盘制动、带陶瓷绝缘滚动抱轴承传动、二系高挠钢横向稳定性以及传递?引力的需要?。因此弯曲刚度、
弹簧、单軸箱拉轮对定位、整体免维护轴箱轱承、中诃剪切刚度和牵引刚度合适与否对机车能否取得成功具
低位双节斜拉杆推挽式牵引装置等,具有功率大、恒功有重大的影响。以SSaR型电力机车转向架为例,由于它
率速度范围宽、黏着性能好、功率因数高、能耗低等特的·系暴挂刚度较软,二系悬拄刚度较硬;而且改装径
点2。然而其在运用过程中,也反映出了曲线路段轮向转向架时双拉杄轴箱定位方式换为单拉杆定位(可以
缘磨耗较为严重的问题。针对这一间题,南车资阳机年进一步降低轮对的偏转劇度),比较容易实现径向转向
有限公可参考引进的美国 GM EMD公司HTCR型径架刚度的要求。与此相反,HX1C型电力机车转向架
向转向架技术い·对该型机车换装径向转向架展研的-系悬挂硬,二系悬挂软;采用单拉杆轴箱定位方式。
究。要求在不改变轴距、牵引和制动方式,以及转向架在结构空间内,难以达到较小的轮对偏转刚度。所以将
与车体接口的基础上,实现现有HX1C机车转向架径向转向架技术推广运用到HX,1C型电力机车上是
(以下称传统转向架)径向功能,其径向转向架与传统转否有意义,径向机构能否在一系弹簧纵横向刚度较大的
向架的主要区别在于(1)增加一套径向机构叫和一系纵情况下达到有价值的轮缘减磨效果,是本文要论证
向减振器,因此对构架结构改动,以适应设置径向机构的
安装座、一系纵向诚振器安装座等要求;(2)增大轴箱拉1计算模型
杆纵向刚度,降低一系弹簧纵横向刚度;(3)调整牵引杆
HX,1C型传统转向架机车由车体、2个构槊、6个
吊杆,以适应构架结构的改变
牵引电动机和6个轮对组成。车体和构架间由二系悬
HXっJC型电力机车与之前的电力机车相比,换装挂装置连接,二系悬挂装置由高圆弹(每侧3组)、2
径向转向梨有其固有雄度。首先,HX,1C型转向架采个斜对称布置于构架端部的横向减振器、2个垂向减振
魏静(1990)女:士生(修回日期:2013-12-11
万方数据
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器构成。构架和轮对之间由一系悬挂装置连接,一系悬上的前后导向梁连接起来。每根导向梁与构架之间安
挂装置由一系弹簧、轴箱拉杆和垂向减振器(端轴)组装两个纵向减振器,每根导向梁通过刚度很大的轴箱拉
成。羍引电动机与轮对采用圆锥滚子轴承连接,同时通杆与相应的端轴轮对连接。
过一根吊杆悬挂在构架上。图1是HXp1C型传统转向
架机车采用 SIMIPACK软件建立的物理模型。
图2IX1C型径向
转向架机车物理模型
图1HX1C型传统
转向架机车物理模型
模型的自由度及广义坐标见表1,用上.角标x表示
不独立的自由度,用上角标1表示相对轮对的自由度,
用上角标2表示相対构架的自由度,用上角标3表示相
2
对平牵引杆的自由度,=1~2=1~6,共3个刚体,
总计99个白由度。
1一轴箱拉杆;2ー一系纵向减振器;3-导向梁;
电机装配与吊村悬挂点用三向平动和转动刚度与
4一耦合连杆;5一转臂;6枢轴。
阻尼连接。动力学计算中考虑了轮对自由横动量和轴
图3径向机构物理模型
箱横向止挡的非线性、二系横向弹性和刚性止挡的非线
模型的自出度及广义坐标见表2,上に角标米、上角
性以及各减振器的非线性特性,还考虑了采用JM,磨
标1、上角标2和上角标3的表示意义同传统转向架机
耗型踏面与60kg/m钢轨匹配的轮轨接触几何关系,
车模型,上角标4表示相对导向梁的自由度,i=1~2,j
以及蠕滑力的非线性
=1~6,k=1~4,共39个刚体,总计106个自由度。
轨道不平顺采用按美国较差、AAR5级功率谱转换
的时域随机不平顺线路
表2X』1C型径向转向架机车模型的自由度及广义坐标
刚体名称纵向横移垂向側滚点头摇头
表1HXIC型传统转向架机车模型的自由度及广义坐标
年体
刚体名称纵向横移垂向侧滚点头摇头
构架
车体
构架
电机装配
电机吊杆
电机装配
平牵引
电机吊杆2
牵引吊杆2
平牵引杆
y
斜牵引杆3
牵引吊杆2
导向梁2
斜牵引杆
耦合连杆1
轨枕
Y、
HX,1C型径向转向架机车模型(图2)是在传统转2非线性稳定性比较
向架机车模型基础上,增加了径向机构(图3)。径向机
非线性稳定性计算时,截取一段长度为50m的
构由2根导向梁和1根耦合连杆组成,导向梁包括枢AAR4级不平顺时域谱作为激扰,机车以一定速度通过
轴、导向梁和转膂3部件,通过枢轴固定在构架上,只能不平顺后,在无不平顺直道上继续运行到300m时,考
相对构架绕Z轴转动。耦合连杆通过转臂将同一构架察各刚体位移的收敛和发散情况来判断其稳定性。
方数据