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1、电力机车受电弓的三维多体动力学模型研究2006年第5期2006年9月10日机乍电传动ELECTRICDRIVEFORLOCOMOTIVES5.2006Sep10,2006作者简介:陈康(1964一),男,硕士,副教授,现从摘要:利用多体动力学软件Simpack建了受电弓的了维动力学模型,并对受电弓的弓头轨迹,事机车车辆动力学,车线升弓力矩,自振频率和频率特性进行了分析研究.该模型适用于任何1作高度,能够作为予结构卜h桥耦合动力学和弓网动力Simpack方便地调用,为利用Simpack进行弓网动力学研究¨下了基础.学5-面的科研工作和车辆关键词:受电弓;i
2、维模型;多体动力学;弓网动力学;电力机车工程专业的硕士研究生培中图分类号:U264.34文献标识码:A文章编号:1000—128X(2006)05—0011—04乔上F,Studyof3DMulti?bodyDynamicsModelofPantographforElectricLocomotiveCHENICaang(TractionPowerStateKeyLaboratory,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu,Sichuan610031,China)Abstract:The3Ddynamicsmodelofth
3、epantographisbuiltbyMBStoolSimpack.Itisanalyzedthetrajectoryofthepanhead,thepantographraisingtorque,eigenfrequencyandfrequencycharacteristics.Thismodelissuitableforanyoperationheight,andcouldbeeasilytransferredbySimpackasasubstructure,pavingawayforthepantograph/catenarydynamicsst
4、udybyuseofSimpack.Keywords:pantograph;3Dmodel;multi—bodydynamics;pantograph/catenarydynamics;electrielocomotive0引言电力机车是通过受电弓从接触网获取电能来驱动牵引电动机运行的.受电弓与接触网可靠地接触是保证机车受流的重要条件.在受流过程中,接触网和受电弓在机械和电气上密切相关,只要其中之一出现问题,都会破坏正常的受流特性受电弓和接触网一旦发生事故,将会带来十分严重的后果,直接造成很大的经济损失.随着机车和列车速度的不断提高,对接触网和受电弓性能
5、的要求也越来越高.优化机车受电弓的动力学性能是弓网动力学研究中非常重要的研究内容住以前的研究中,受电弓的物理模型多采用-i元㈠或'.元归算质量模型.采用这种模,对受电弓系统的归算质量,归算刚度和归算阻尼的识别比较难,受电收稿日期:2005—09—26:收修改稿日期:2006—01—16基金项目:铁道部项日《引进机车车辆在中围铁路应用的系统动力学相关问题的研究》,合同编号:2004J032弓的工作高度不同,其归算质甚和归算阻尼也不同,因而给在弓网动力学研究中应用受电弓的归算质量模型带来很多不便.G.Poetsch等利用多体动力学软件Simpack对DAS3
6、50S到高速受电弓建立了=i维动力学模型㈠,闰内对受电弓的动力学性能也进行过很多的研究,但利用Simpack进行的研究还未曾见过,涉及受电弓频率特性的分析也不太多本文将利用多体动力学软件Simpack建立受电弓的_维多…体动J学模型,分析受电弓系统的基本特性,为利用Simpack进行弓网动力学研究打下基础1受电弓的Simpack多体动力学模型受电弓由下臂杆,推杆,铰链座一【框架,平衡杆,弓头支架和弓头组成.下臂杆,推杆通过铰链底架铰接,而铰链座将下臂杆,推杆和卜框架连接在一起.弓头支架铰接在上框架上,平衡杆通过铰链把上框架和弓头支架连接起来,以保证弓头尽
7、可能处于水平位置r头通过支承装置坐在弓头支架上,它与弓头支架之川只能够作垂向相对运动:受电弓的升弓弹簧和升弓阻尼器与凸轮扇形板的综合作用以转动刚度和转动阻尼来模拟.受电弓的Simpack多体动力学模型见图1.南于没有受电弓的结构纸,本文用杆件来组成受电弓的各刚体.如果根据某型号受电弓CAD图形,生成受电弓的_二维部件,再南Simpack调用,可以旦!详细地考虑受电弓的实际结构,建立的模型也更加逼真.1受电弓的Simpack多体云J】力学模2受电弓数学模型该模型只有2个独立的自度,一个是弓头的垂向振动z,一个是下臂杆的转角弓头的垂向振动方程常容易得到,其形
8、式为IT/HZH+CH(ZH—ZE)+KH(ZH—ZE):0(1)式中:,"为弓
