机车转向架新技术专题讲座PPT.ppt

机车转向架新技术 1 国外现代电力机车主要技术特征 高速 大功率化 单轴功率1600 1800kw 货运机车大轴重 大牵引力 单轴起动牵引力 90kn 全部采用交流传动技术 交流传动技术日臻完善 已达到了炉火纯青的地步 分布式微机控制系统日趋成熟 各分散的总线站贴近所要控制的设备 并通过光纤或双绞电缆传递数据和命令 带有专家系统的运行诊断装置不仅提高了机车的利用率 也降低了维修费用 径向转向架的采用提高了粘着利用率 降低了轮轨磨耗 显著改善了机车的运行品质和稳定性 良好的可靠性 可维护性及经济性 由于减少了磨耗件的种类及数量 提高了无故障运行的公里数 国外运用表明 在相同条件下 交流传动电力机车维修费用仅为相控电力机车的1 3 每年的运营费用仅为相控电力机车70 左右 1 国外现代电力机车主要技术特征 株洲电力机车厂 西门子合作 研制hxd1大同机车厂 阿尔斯通合作 研制hxd2大连 东芝公司合作 研制hxd3大连 庞巴迪合作 研制hxd3b大连 美国emd公司合作 研制hxn3戚墅堰 美国ge公司合作 研制hxn5 2 我国新型交流传动电力机车技术合作 3 我国新型交流传动电力机车基本情况 hxd1 轴功率1200kw2 b0 b0 9600 10000kw架控hxd2 轴功率1200kw2 b0 b0 9600 10000kw轴控hxd3 轴功率1200kwc0 c07200kw轴控hxd3b 轴功率1600kwc0 c09600kw轴控hxn3 6000马力电喷c0 c04474kw架控hxn5 6000马力电喷c0 c04474kw轴控 4 电传动技术发展趋势 1 交流传动技术是发展趋势异步型交流传动技术是当今铁路电力牵引传动系统的核心技术 但随着稀土永磁材料技术的突破和普及 采用新型稀土永磁材料钴 钐制成的交流同步永磁电机将对交流异步鼠笼电机产生严重挑战 2 模块化设计 制造技术使内燃 电力机车生产平台通用如庞巴迪的traxx平台 traxxde内燃机车有70 的部件与traxxac电力机车相同 3 双动力通用机车适应性更强所谓双动力机车是指一台机车上同时设置牵引变压器和柴油发电机组 庞巴迪研制的第一台双动力机车已在北美地区使用 2011年将交付46台双动力通用机车在北美地区投入运营 4 电传动技术发展趋势 5 各型hxd机车总体布置特点 均采用中间走廊方式600 700 走廊宽度 mm 均采用独立通风方式侧墙 侧墙 侧顶盖均采用单司机驾驶舱 hxd3机车总体布置 hxd1转向架 hxd2转向架 hxd3转向架 hxd2型机车转向架简介 一系悬挂23t 25t转向架在一系悬挂装置的区别是有无轴重调整垫 通过改变轴重调整垫而适应不同的轴重要求 hxd2型机车转向架简介 二系悬挂23t 25t转向架在二系悬挂装置的区别是有无轴重调整垫 通过改变轴重调整垫而适应不同的轴重的要求 hxd2型机车转向架简介 轮对每组轮对由车轴 车轮 抱轴承箱装配 左轴箱 右轴箱和标牌等组成 hxd2型机车转向架简介 轴箱轴箱通过轴箱拉杆与构架连接 轴箱拉杆两端配有弹性部件 可容许轮对和构架之间相对位移 轴箱轴承为全密封型圆锥滚子轴承 各型轴箱免维护行程 hxd1120万kmhxd2100万kmhxd330 40万km hxd2型机车转向架简介 牵引电机及驱动装置采用抱轴驱动 主要由电机 抱轴箱 传动齿轮箱等组成 传动轴承采用滚动抱轴承 hxd1 hxd3均采用轮盘式制动方式 基础制动装置 hxd2型机车转向架简介 自20世纪60年代末轮轨蠕滑理论有了突破性的进展以来 机车车辆径向转向架的发展是轮轨蠕滑理论在曲线通过领域应用的重要成果 在通过曲线时 转向架轮对可自行朝曲线半径方向调整的转向架 径向转向架径向转向架可分为自导向 迫导向两大类 自导向径向转向架转向架内前后两轮对通过导向杆 刚性或弹性相互连接 相互作用 利用轮轨间的纵向蠕滑力 使前后两轮对接近或占据径向位置 利于曲线通过 径向转向架技术 径向转向架可分为自导向 迫导向两大类 迫导向径向转向架利用车辆通过曲线时转向架与车体间的相对转角 通过杠杆系统的作用 迫使轮对占据径向位置 迫导向径向转向架在转向架与车体之间增加了杠杆系统的联系 结构较复杂 给换修转向架增加了麻烦 自导向径向转向架所增添的机构全在转向架上 结构相对简单 发展较快 各国采用较多 普通转向架与径向转向架机车轮对定位的纵向刚度很大 这是为了传递纵向的牵引力所必须的 因此 转向架内的几根车轴总是保持平行 即使进入曲线也是如此 图1为普通三轴转向架通过曲线的情况 第1轴的车轮平面与轮轨接触点轨道切线的夹角称为前轴的冲角 由于冲角的存在 增大了轮轨间的横向作用力 使车轮易于爬轨 而且使轮缘和轨侧磨耗增加 图1普通三轴转向架通过曲线的情况 径向转向架技术 普通转向架与径向转向架图2为径向三轴转向架通过曲线的情况 前轴和后轴都向曲线半径方向偏斜而占据径向位置 使冲角为零 冲角为零的好处是减少了轮缘的磨耗 减小了轮轨横向作用力 减小了车轮爬轨的危险性 减少了踏面与轨面间的滑动 从而改善曲线上机车的粘着性能 图2径向三轴转向架通过曲线的情况 径向转向架技术 机车径向转向架对机车径向转向架来说 轴箱纵向定位装置已不能用来传递牵引力了 而要另外增加一套牵引装置 称为牵引与导向功能的分离 车辆径向转向架车辆径向转向架结构及作用相对比较简单 其在70年代初便开始出现并陆续投入运用 目前已有不少国家将其作为货车转向架的一种重要形式 径向转向架技术 机车径向转向架基于上述原因 机车径向转向架比较复杂 机车径向转向架的实际应用比车辆的晚了10多年 机车径向转向架分也为自导向及迫导向两类 自导向结构相对简单 应用较广 机车自导向径向转向架 是靠内外轮纵向蠕滑力形成的力偶来实现轮对的径向调节 与车辆自导向转向架机理相同 但具体实现方法有极大差异 径向转向架技术 美国gm公司推出的自导向径向转向架 径向转向架技术 机车三轴径向转向架径向调整装置结构 1 导向梁 2 扭筒 3 支承关节 4 转臂 5 中间连杆 6 拉杆座 径向转向架技术 与常规转向架相比 机车径向转向架有下述优点 曲线通过性能大大改善 轮缘及轨侧磨耗大大减轻 防止脱轨的安全性明显提高 直线运行横向稳定性与曲线通过性能达到良好的协调 曲线上的粘降减少 机车牵引性能明显提高 径向转向架技术 机车径向转向架在我国的发展前景我国铁路曲线所占比例较大 轮轨磨耗非常突出 严重影响着铁路运输能力 发展机车径向转向架不仅有利于提高山区铁路 繁忙干线的列车速度和运能 也有利于提高运能 机车径向转向架在我国有良好的发展前景 应用范围包括 用于重载牵引 特别是多曲线区段的重载牵引 用于多小半径曲线的山区线路 用于提高既有线路的列车速度 特别是曲线半径较小区段的提速 地铁及轻轨线路的曲线半径较小 机车径向转向架可用于地铁及轻轨车辆的动车转向架 径向转向架技术 主动悬挂是指需要依靠附加的能源提供能量来支持机车车辆悬挂系统的工作的悬挂系统 又称有源悬挂 主动悬挂系统根据机车车辆在轨道上的运行状态实时地主动改变其悬挂特性 使机车车辆在各种线路激扰作用下保持最优的动力学性能 主动悬挂系统根据其所在位置的不同 可以分为一系主动悬挂 二系主动悬挂 根据其作用方向的不同又可分为横向主动悬挂 垂向主动悬挂 纵向主动悬挂 主动悬挂技术 主动悬挂系统主要由机械悬挂单元 传感单元 控制单元和作动单元四大基本部分组成 机械单元 与传统的机车车辆悬挂系统一样 由弹性元件和阻尼元件组成 传感单元 包括传感器及其放大调理电器 主要用于检测机械单元的输出 如加速度 速度和位移等 给控制单元提供整个车辆系统的状态信息 主动悬挂技术 主动悬挂系统主要由机械悬挂单元 传感单元 控制单元和作动单元四大基本部分组成 控制单元 一般采用数字计算器 对传感单元提供的信息根据一定的控制策略进行分析处理 给作动单元提供控制指令 它是主动悬挂系统的核心或 大脑 作动单元 根据控制单元的指令 作动单元输出相应的物理量 如力 位移等 直接作用于机械悬挂单元 使车辆悬挂系统的特性保持最优 作动单元一般采用电动伺服 液压伺服和机电伺服装置 主动悬挂技术 不同作动单元特点电动伺服