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跨座式单轨弓网系统的摩擦自激振动特性研究
| 论文题名： | 跨座式单轨弓网系统的摩擦自激振动特性研究 |
| 关键词： | 跨座式单轨车辆;弓网系统;摩擦自激振动;多参数优化 |
| 摘要： | 跨座式单轨车辆因其转弯半径小、爬坡能力强和修建周期短等优点在重庆得到广泛应用。跨座式单轨弓网系统作为唯一的受流装置，其稳定良好的接触状态对提高车辆受流质量和保证列车安全高效的行驶具有非常重要的意义。然而，重庆跨座式单轨弓网系统在小半径曲线段出现了较为频繁的离线现象，其不仅会降低受流质量，影响列车的安全行驶，严重时还会出现燃弧，造成弓头滑块表面出现严重的电弧烧蚀磨损，因而有必要对跨座式单轨弓网系统的离线现象进行研究。目前，国内外针对跨座式单轨弓网系统的研究很少，大多数研究主要集中于地铁和高铁等其它制式车辆的弓网系统，并且相关研究也集中于弓网系统的接触特性研究，对于弓网系统的离线现象研究很少涉及。因此，本文基于摩擦自激振动理论建立转向架-受电弓-轨道梁系统的动力学模型和转向架-受电弓-轨道梁系统的有限元模型，利用复特征值分析法研究跨座式单轨弓网系统在小半径曲线段的摩擦自激振动特性，并采用参数化分析探究弓网系统关键结构参数对摩擦自激振动的影响规律，同时利用多参数拟合优化方法获取优化参数配置，提出抑制弓网系统产生摩擦自激振动的方法，从而为研究跨座式单轨弓网系统离线现象和抑制方法提供理论参考。本文主要开展了如下两个方面的研究工作： （1）首先基于转向架-受电弓-轨道梁系统的拓扑结构和运动自由度构建小半径曲线段的转向架-受电弓-轨道梁系统动力学模型，并获取弓网系统的位移特性。然后基于连接关系构建转向架-受电弓-轨道梁系统有限元模型。最后采用复特征值分析法分析转向架-受电弓-轨道梁系统有限元模型的摩擦自激振动特性。 （2）采用参数化分析研究摩擦系数、弓头弹簧刚度阻尼、滑块材料和支持绝缘子间距对弓网系统摩擦自激振动特性的影响，同时基于BP神经网络-遗传算法多参数拟合优化方法获取优化参数配置。研究结果表明：减小摩擦系数、增大弓头弹簧阻尼有助于降低弓网系统产生摩擦自激振动的可能性；在刚度为10N/mm时，弓网系统发生摩擦自激振动的可能性最小；滑块材料为浸金属碳和碳纤维复合材料、支持绝缘子间距设定为2.75m或者3m时，弓网系统处于稳定状态；基于BP神经网络-遗传算法多参数拟合优化方法获取优化参数配置为摩擦系数0.31、阻尼0.24Ns/mm、刚度10.48N/mm，该优化参数配置能够显著的降低弓网系统发生摩擦自激振动的可能性。 |
| 作者： | 程梽 |
| 专业： | 机械工程;机械制造及其自动化 |
| 导师： | 崔晓璐 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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