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基于杠杆原理的翼型气动补偿高速受电弓的研究
| 论文题名： | 基于杠杆原理的翼型气动补偿高速受电弓的研究 |
| 关键词： | 受电弓;翼型气动补偿;杠杆机构;接触压力;数学模型 |
| 摘要： | 在高速铁路已经成为中国现代化建设所取得的一面崭新旗帜的当今世界，中国所拥有的高铁里程已经占据了世界高铁总里程的一半，成为世界上高铁规模最大的国家。然而，高铁技术突飞猛进的发展是和高速受流技术的研究分不开的，高速受流技术甚至决定着最高运营速度。列车运行时速在不断的提高，弓网之间稳定可靠地受流问题就不断的凸显出来。尤其当列车时速达200km/h以上时，受电弓与周围空气的相对气动作用成为影响受流质量不可忽视的因素。 本文从控制和改善弓网间接触压力值的变化范围以改善弓网间受流质量的初衷出发，考虑能否将列车高速运行时所受的不可忽视的气动影响力通过某种手段来补偿接触压力，从而改善受流质量以达到列车高速运行的受流要求。 本文从理论上分析受电弓的气动特性，并对目前改善受电弓气动性能方案进行总结，最后提出通过在受电弓碳滑板下面安装翼板的气动补偿方案。高速运行中的受电弓，气流与翼板的相对运动将产生气动作用力，针对如何将这种气动作用力用于补偿弓网间的接触压力提出了基于杠杆原理翼板气动补偿机构的两种方案。 为分析翼板气动补偿方案的可行性，需要建立弓网系统的分析计算模型。首先利用解析的方式对接触网和受电弓的数学模型进行分析推导，提出建模分析计算的理论依据。再利用三维实体造型软件solidworks对受电弓进行实体建模，定义好受电弓杆件之间的铰接关系后，通过Matlab/SimMechanics与solidworks之间的联合仿真接口，建立受电弓SimMechanics模型。将受电弓与接触网模型耦合起来并分析既有弓网系统在不加入补偿机构时的特性，提出翼板及杠杆机构的参数拟定的依据。 考虑到气动翼型对弓网系统接触力的补偿作用机理，要求翼型与气流成仰角和俯角时，具有相同的气动特性，因此选定E168对称翼型。在预估气动升力大小的前提下拟定了翼型及杠杆机构的参数，包括翼板截面形状、投影面积和杠杆比，并建立基于杠杆原理的翼型板气动补偿方案的SimMechanics仿真模型并进行了仿真计算。对比仿真结果从而对两种补偿方案进行取舍，并提出优化改进的思路。 本文最后设计了翼型简易实物模型，包括简易的风洞试验箱和E168对称翼型模型。根据实验室所允许的条件，将简易的风洞试验箱和翼型模型制作出来。 |
| 作者： | 彭强 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 王月明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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