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机车粘着控制驱动动力学仿真研究
| 论文题名： | 机车粘着控制驱动动力学仿真研究 |
| 关键词： | 机车;粘着控制;粘滑振动;驱动动力学 |
| 摘要： | 铁路重载运输一直是重要的发展方向，机车功率不断提高，这对机车的粘着利用性能提出了苛刻的要求。为提高粘着利用，粘着控制装置已经广泛应用到大多数国家的机车中，而机车在高粘着利用时易产生复杂的动力学问题，而且轮轨磨耗问题日益严重。研究机车在施加粘着控制后运行在粘着极限态时的动态性能，以及合理匹配悬挂参数使机车具有较高的粘着性能，具有较强的工程应用价值，另外采用多体动力学和现代控制理论相结合的仿真研究是开发机车粘着控制技术的主要发展方向之一。本文的主要工作如下: (1)建立机电、控制一体化的仿真平台，由整车驱动动力学模型、电传动及控制系统、粘着控制系统组成。其中包括具有详细驱动系统的机车动力学模型，串励直流电机调速控制系统，交流异步电机矢量控制系统，组合校正法及一种基于最优蠕滑率法的粘着控制系统。应用修正小自旋三维非线性轮轨粘着力计算模型，在仿真中通过改变静摩擦系数得到不同轨面条件下的粘着特性曲线。 (2)仿真分析在直线及曲线上机车空转时的粘滑振动，分析悬挂参数对粘滑振动的影响。粘滑振动时，伴随有轮对纵向振动及电机点头振动等，曲线上还出现了轮对的横向及摇头振动。适当增大悬挂刚度有利于驱动系统的稳定。 (3)比较两种粘着控制方法，分析驱动系统悬挂参数对机车粘着利用的影响，以及机车运行在粘着极限态的动力学性能。结果表明，悬挂刚度不能过小，合适的悬挂刚度会降低轮轨磨耗。粘着控制下，横向平稳性变好，曲线上外侧轮轨垂向力，轮重减载率及轮对摇头角均有所增大，小半径曲线上的轮轨间横向力减小，在大半径曲线上则增大，直线和曲线上的轮轨磨耗均增大，而且曲线上轮对1、4外侧的磨耗最严重，曲线半径越小磨耗越严重。 (4)分析机车在曲线通过时，驱动转矩及粘着控制对导向特性及轮轨磨耗的影响，以及一系悬挂刚度对机车性能的影响。机车在小半径上导向能力本来就差，驱动转矩的影响不大，在大半径上驱动转矩使导向能力明显变差，磨耗增大。曲线半径越小，纵向蠕滑成分越小，牵引能力越小。可适当增大一系横向刚度，减小一系纵向刚度以降低轮轨磨耗。 |
| 作者： | 勾洪浩 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 罗赟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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