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原文传递 33t轴重机车钩缓装置适应性研究

论文题名：	33t轴重机车钩缓装置适应性研究
关键词：	重载列车;钩缓装置;偏转行为;稳钩原理;承压能力
摘要：	提高列车轴重、增加列车编组是重载运输的发展方向，但是随着轴重与编组数量的增加，列车的操纵难度增大，纵向冲动也越来越大。大纵向力下钩缓装置的行为对列车脱轨安全性以及车钩断钩、抻钩的安全性有显著影响。重载机车在实际运用中发生过由于车钩大角度偏转，车钩力的横向分力增大而造成的列车脱轨事故。在此背景下，本文结合目前我国正在推进的33吨大轴重重载交流传动机车的研制工作，研究既有重载机车采用的13A型和102型两种钩缓装置对于33吨轴重机车的适应性。　　主要研究工作与结论如下。　　1)在调研国内外重载列车钩缓装置现状的基础上，建立了通用的钩缓装置模型，通过改变特性参数可实现对13A型和102型两种典型重载机车钩缓装置的模拟。相比既有研究进一步考虑了连挂车钩钩头摩擦面、缓冲器阻抗特性与迟滞特性等因素。通过结构分析以及静力分析，对该模型的合理性进行了验证。　　2)建立与验证了33t轴重重载机车模型。基于该机车详细模型、上述钩缓装置详细模型，建立了‘1+1’编组2万吨组合式重载列车模型，实现对不同工况、不同线路条件下钩缓装置行为及其对机车动力学性能的分析。分别研究了直线、曲线线路上，列车惰行、牵引、电制动3种典型工况时，钩缓装置的动力学行为及其对机车运行性能的影响。研究表明，13A型车钩在钩尾摩擦面作用下，车钩偏转角很小，在直线上机车承压稳定能力优于采用102型车钩的机车。在曲线上，由于车体会占据曲线切线方向并带动车钩的自然偏转，机车的承压稳定能力差于直线;在3种工况下，两种既有钩缓装置均能满足的机车安全运行要求。同时，根据102型车钩电制动时的偏转行为，结合机车结构分析阐述了车体的自稳钩原理并给出了机车的自稳钩能力，这一研究对分析圆销车钩行为有一定的指导作用。　　3)采用3节机车简化牵引质量的列车模型，研究了机车、钩缓装置的最大承压能力。在直线上，13A型钩缓装置的车钩钩尾摩擦面正常发挥作用时，具有较强的稳定能力，机车可以承受2500kN的最大压钩力，当摩擦面功能失效时，机车仅能承受1000kN的最大压钩力;102型钩缓装置的车钩自由偏转角分别为8°、6°时，机车能承受1000kN与2500kN的最大压钩力。在曲线上，13A型钩缓装置的车钩偏转将产生很大的车钩力横向分力，造成轮轴横向力的增加，此时机车仅能承受1000kN左右的最大压钩力;对车钩自由偏转角分别为3°、4°、5°和6°的102型钩缓装置，机车的承压能力随车钩自由转角的增大而减小，机车可以承受的最大压钩力分别为2500kN、1750kN、1250kN和1000kN。最后本文还分析了列车通过不同半径曲线，采用两种钩缓装置的机车运行安全域，这一安全域的确定可为重载列车的安全运行起指导作用。　　4)针对钩缓装置的特性参数，如车钩间隙、缓冲器行程、阻抗特性、初压力等，分析了其对列车纵向冲动的影响以及缓冲器的安全域，对两种钩缓装置提出了改进意见。　　研究表明，就33t轴重的交流传动重载货运机车而言，既有的13A型钩缓装置虽仍可采用，但其QKX-100缓冲器静态阻抗特性与最大阻抗力偏小;既有的102型钩缓装置也可采用，且相对而言适应性更强，但是其NC390缓冲器最大阻抗力过大，超过了车体、车钩的结构强度，需要匹配吸能装置。开发适用于33t轴重机车新的钩缓装置时，可以102钩缓装置为基础，沿用其圆销车钩与钩肩凸块结构，适当减小其最大阻抗力，同时结合机车参数具体分析选取车钩自由角的。
作者：	许自强
专业：	车辆工程
导师：	罗世辉
授予学位：	博士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文