基于sumt算法的机车转向架调簧技术研究

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1、第8期(总第414期)内燃机车2008年8月试验·研究基于SUMT算法的机车转向架调簧技术研究王超,倪文波,王雪梅,李芾(西南交通大学机械工程学院,四川成都610031)摘要:转向架调簧是改善机车轮重、轴重分配均匀性的有效方法。从分析转向架支承结构出发,通过建立一系弹簧高度调整计算模型,提出采用SUMT算法对转向架一系支承调整垫片厚度进行优化计算,实现机车轮重、轴重的均匀分布。对SS8型机车转向架仿真计算结果表明,这种算法收敛快、调簧精度高。关键词:机车;转向架;调簧;轮重;轴重;SUMT算法中图分类号:U260.331文献标识码:A文章编号:10

2、0321820(2008)0820001204随着机车车辆运行速度的提高,对机车车辆的明,该算法收敛性好,能快速进行转向架一系载荷动力学性能提出了越来越高的要求。机车各轮对优化调整,实现机车轮重、轴重的均匀分布。重量分配是否均匀,直接影响到机车黏着牵引力的发挥和牵引运动性能的优劣。IEC61133标准和国1机车轮重、轴重分配不均的主要原因标GB7928-2003对此有相应的规定:机车轴重偏导致机车轮重、轴重分配不均的主要原因有:差不应超过平均轴重的±2%,轮重偏差不应超过(1)各构架上各弹簧座高度(距导轨面)与设[1]该轴平均轮重的±4%。计值存在

3、过大的偏差,引起弹簧压缩量不相同,因从载荷传递和分布结构上看,机车车体重量通而导致轮重、轴重分配不均。过二系弹簧作用在转向架构架上,再由一系弹簧经(2)各轮对滚动圆半径不一致。轴箱作用在轮轴上。机车一系支承点载荷分布不(3)各弹簧特性不相同。均是造成轮重、轴重分配偏差的直接根源。通过增(4)因车体重心偏差而导致其在前后转向架[2]减弹簧的静压缩量(调整弹簧垫片厚度),即调簧上重量分配偏差。来改善一系支承载荷的分配,是目前国内外普遍采(5)因转向架和车体重心偏差而导致轮重、轴用的方法。由于一系支承结构是由多个支撑弹簧重分配不均。构成的超静定空间力学系

4、统,采用人工计算加垫厚[3]这5种因素往往是复杂地耦合在一起。其度来调整一系载荷分布的方法,效率低,误差大。中,车体重心位置是转向架一系载荷是否可调至均利用计算机技术可实现一系载荷精确、快速的调匀的决定性因素,对调簧工艺有着直接影响。如图整。本文通过建立二轴机车转向架调簧数学模型,1所示,机车横向的受力状况相当于一个物体对称对转向架调簧寻优算法进行了研究,仿真分析表布置的两个支点支撑的受力情况。图中W0为车体重量,P1、P2分别为左、右钢轨的作用力。Y1、Y2收修回稿日期:2007-12-30为支点位置,G(Y0,Z0)为重心位置。根据静力平作者简

5、介:王超(1984—),男,湖北天门人,硕士研究生;倪文波(1969—),男,云南建水人,教授,博士;王雪梅衡条件可求得:(1968—),女,四川三台人,副教授,博士研究生;李芾(1957—),男,云南昆明人,教授,博士。©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net2内燃机车2008年Y2-Y0支承反力对x轴和y轴的合力矩为零,∑MxP1=W0Y2-Y1(1)=0,∑My=0。即Y0-Y1P2=W0Y2-Y1

6、-bF1-bF2+bF3+bF4=eyP(3)由式(1)可知,P1、P2的大小,只与Y0、Y1、Y2、-aF1-aF2-aF3+aF4=exP(4)W0有关,与其他因素无关。重力W0在Y1和Y2由变形协调条件,z1+z4=z2+z3。即处分配力的大小,不会因为在Y1和Y2处对支点加F1PK1-h1+F4PK4-h4=F2PK2-h2+F3PK3垫或改变弹簧刚度而发生变化。因此,车体重心在-h3(5)横向的偏心所导致的轮重分配不均是不可以调整由式(2)、(3)、(4)、(5)可得:的。同样,文献[4]也指出机车轴重的最小偏差是AF=B(6)由车体纵向

7、偏心量决定的。偏心量越大,最小轴重1111偏差越大。所以,车体重心位置的偏离,必须限制-b-bbb式(6)中:A=;在一定范围内。这一范围可以根据轮重、轴重的允-aa-aa许误差来计算得到。如车体重心位置不能满足误1PK11PK21PK31PK4差要求,调簧前应先进行车体或整车的重心位置的F1P调整。F2eyPF=;B=F3exPF4h1-h2-h3-h4-1可解支承点的作用力F=AB。图1机车横向受力图图2转向架简化力学模型支承反力是关于支承加垫量的多元函数,表示2转向架一系支承结构力学模型为Fj-fj(h1,h2,h3,h4)。为了建立加垫量与

8、一系支承反力变化量的关系,对支承反力求全微分,则机车一系支承结构可以简化为由转向架与一45fj系支承弹簧构成的超静定力学模