电力机车车身称重调簧实验台研究

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1、电力机车车身称重调簧实验台研究第一章绪论1.1课题研究的背景与意义我国铁路运输正沿着高速、重载方向发展，对机车的制造质量和运行品质的要求随之提高。机车轮(轴)重分配的均匀性，对高速重载状态下机车牵引粘着性能、制动性能、动力学性能的发挥起着至关重要的作用。因此在机车制造和维修过程中，对机车的轮(轴)重分配提出了更高要求。由于机车设计、制造、装配等各方面的原因，机车轮重、轴重的分配存在不均匀的情况。一般而言，如不进行调整，机车落车后轴重、轮重偏差不能满足《GB/T3317-2006电力机车通用技术条件》规定的要求(轮

2、重偏差不能超过士4%、轴重偏差不能超过士2%)，将严重影响机车粘着性能的发挥，甚至危及行车安全。具有两系悬挂结构的机车，其一系、二系支承载荷的分布状态，对机车轮、轴重分配起着决定性的作用。然而，具有两系悬挂结构的机车，其支承结构是一个十分复杂的超静定空间力学系统。针对这一特点，将机车的称重调簧工艺分解为转向架称重调簧和车体称重调簧两部分，能有效地降低问题求解的复杂度。开发转向架称重调簧试验台和车体称重调簧试验台，分别对一、二系弹簧进行加垫调整，可以达到较好的轮重、轴重调整效果，为保证机车运行品质提供技术保障。本课

3、题的研究工作就是在这种实际生产需求的背景下提出的。为了保证车体称重调簧试验台调簧工艺实施的精确性，需要详细分析机车结构特点，研究影响调簧效果的关键因素，明确称重调簧工艺的检测项目和检测方法，构建精准的调簧模型，确立精确的调簧优化目标，选择高效的优化算法，进而确定车体称重调簧试验台的详细设计方案。这些研究工作的成果不仅可以用于机车车体称重调簧试验台的研制，对机车车辆的实际生产、装配、维修也具有一定的指导意义。1.1.2国内外研究现状随着铁路运输高速、重载的发展，称重调簧工艺已在机车、车辆的制造和修理过程中得到了应用

4、，但是对调簧理论、调簧工艺实现技术的研究仍在不断的深化过程之中。对于机车调簧工艺，国内外的研究重点主要集中在精确的调簧模型、优化模型的构建，高效调簧算法的研究，以及自动化称重调簧试验台整体以及局部结构的优化等方面。另外，国内外研究及标准化机构对轨道车辆轴重、轮重等技术参数制定了相关标准和调簧规则。比较有代表性的有:国际电工标准化机构(IEC)制订了IEC61133-2006标准;德国制订了DIN2504标准;我国制定了GB/T3317-2006标准。目前，国内外科研单位和主要机车生产厂家对机车车体称重调簧试验台的

5、研究现状如下:1、国内外调簧模型研究现状(l)国内调簧模型的研究现状从上世纪六十年代开始就有学者开展对国外调簧模型的研究。已有的研究成果如下:上世纪80年代，上海铁道学院(现同济大学)陆冠东在推导机车轴重转移和理想牵引高度的基础上，提出了以机车轴重偏差为调整目标的机车整体调簧模型。该整体调簧模型在构建过程中考虑了车体垂向振动对机车轴重调整的影响，但调整目标仅为轴重，没有涉及机车轮重的调整。上世纪90年代，中国南车四方股份公司张正楠结合DF6调簧工艺的实际，指出了上海铁道学院优化模型仅以轴重为调簧目标的局限性，从理

6、论力学的角度建立了以轮重为调整对象的机车整体调簧模型151。构建了轮重调簧增载线性方程组，调整的对象为整车一系、二系的20处弹簧，个数多于方程个数。虽然提出将调簧视作一线性规划问题，但采用单纯形法对该线性规划进行求解，求解精确度不高。另外，由于当时的设备局限，优化模型设置的调簧目标仅为调簧工艺耗时最少，调簧效果值得进一步探讨。调簧工艺实际上是一个整车状态下的系统受力调整过程，与一系、二系悬挂刚度、车体和构架的弯曲、扭曲刚度等有关。上述四种模型各有优缺点:同济大学建立的模型调整对象仅为轴重，在实际应用中可能会出现轴

7、重偏差满足要求但轮重偏差不满足要求的情况;四方机车车辆厂建立的模型调整对象为轮重，调簧对象为一系二系20处弹簧，但是约束条件仅为由12个方程组成的线性方程组;中南大学建立的模型没有考虑机车车体的扭曲刚度和弯曲刚度对调簧的影响，有进一步研究的需要。前苏联r.又BeJIo6aeB构建的模型只给出了T3M3型内燃机车调簧的经验公式，适用的车型唯一;德国的无内应力模型的研究对象是城轨车辆的二系簧载荷调整，严格遵守了D州2504标准，但是否可以应用于机车车体调簧工艺尚需研究。第二章电力机车车体称重调簧试验台方案研究在分析我

8、国生产和使用的电力机车结构特点的基础上，研究机车车体调簧过程特点，有助于分析电力机车车体称重调簧试验台方案组成。从机电一体化系统分析角度，研究电力机车车体称重调簧试验台系统方案，可以进一步明确试验台工作原理以及调簧试验检测项目和检测方法，为优化机械结构、研究调簧模型构建方法、构建调簧优化模型、设计调簧软件奠定基础。2.1电力机车轴型分类及结构特点2.1.1电力机车轴型分类