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分析列车的纵向冲动机制分析列车的纵向冲动机制 YU MIN YI Post graduate Student Department of Mechanical Engineering Southwest Jiaotong University China SUN XlANG Professor of mechanical Engineering Southwest Jiaotong University China LIN JIN BlAO Post Graduate Student Southwest Jiaotong University China 摘要 摘要 在列车制动和编组列车的情况下 车辆之间的一些相互作用会对火车产生 影响 但影响机制和齿轮的工作条件在刹车和编组的情况下有很大的不同 从能 量的观点看 作者使用列车动力学方法通过计算机仿真技术分析火车齿轮在火车 制动和编组方面的影响 本文指出 车辆之间的是相互作用是质量主要影响列车 制动而速度影响列车编组 作者进一步分析了影响制动装置缓冲器特性对两种情 况的影响过程并提出了用来评估齿轮的方案 一 概述一 概述 制动齿轮和牵伸齿轮是延缓列车的冲击的重要规则 随着重载运输的发展 提高效率去编组列车和发展中国大型车辆 使得它对刹车的齿轮和牵伸齿轮提出 了更高的要求 在过去 许多研究人员研究了缓冲器的静态特性 一般来说 牵伸齿轮始终处于动态模式下工作其动力学收获率不同于静力 学 为了提供一个设计 制造和评估齿轮的基础理论 需要分析火车的动态影响 机制和牵伸齿轮的动力学因素 我们已经做了一些关于火车动力学方法的研究 二 运动方程二 运动方程 一个以货车 机车 作为元素的方程 图 Fig 1 车辆纵向力的关系 n 2 1 1 j FFFFFXM wjBjcjcjTjjj t F 牵引力 1 cjcjF F 力耦合器 Bj F 制动力 Wj F 阻力 通过数字方程的方法 我们可以发现分析任何瞬间任何货车的位移 速度 加速 度 耦合力及其他参数对列车冲击的影响 三 牵伸齿轮的动力学和影响机制三 牵伸齿轮的动力学和影响机制 列车制动和编组列车都是不稳定的操作模式 纵向力影响车辆之间相互影响 的结果 下面 我们将分析影响机制 让我们考虑两个车 Fig 2 两个移动车辆的运动模型 假设一个车 A 的质量是 M 另一辆车 B 是 M2 两辆车的方程 F 是车辆 A 和车辆 B 之间的耦合力 FPXM FPXM 222 111 X1 代表车辆 A X2 代表车辆 B P1 和 P2 是两车间的外力 包括制动力 运动的阻力和其他车辆对车辆 A 以及车 辆 B 造成的耦合力 F 是车辆 A 和车辆 B 两辆车之间相对位移时的耦合力 21 XXXr 我们可以得到 1 1 1 1 1 2211 21 212211 mPmPmP mmm FmmmPmPX ee e r 4 等式 4 可以被写为 FPXM ere 5 分析等式 5 我们可以得到 x xx x eerr FddPMVV 00 2 1 2 0 2 1 6 0r V是撞击前的相对速度 1r V是撞击后的相对速度 方程 5 和方程 6 说明耦合器力 F 的大小不仅取决于外力也取决于相对加速度 吸收的能量缓冲器取决于外力所做的功和相对动能的变化 事实上 不同的影响 机制对列车编组造成差异的比例取决于外力做的功和相对动能的变化 虽然编组 的列车 没有车辆制动力量 运动阻力小 因为疲软的车辆 实际上 松弛不影响 结果 以及车辆之间的周期影响很小 中央碰撞发生在两辆车之间 与其他车辆 造成的影响无关 Fig 3 是一个结果 一个移动的车辆 1 号 冲撞三个静止车辆 2 3 号和 4 号 编组的列车 Fig 3 编组 耦合器 在编组列车的情况下 主要由牵伸齿轮吸收的能量大约是 2 1 2 1 2 0rr VV 图 4 并且车辆之间的耦合力也主要是由车辆之间的最大相对速度来影响 我们称这种 影响为冲击速度的影响 Fig 4 能源影响 相对于编组的列车 列车制动的影响机制更加复杂 当列车制动时 制动力量训练 导致车辆之间的速度差异会对车辆造成影响 持续下去会影响车辆的制动力量导 致对周期的影响 当两辆车互相影响时 对车辆尾部的影响也先于他们 Fig 5 a 耦合器 b 能源影响 参考图 5 我们可以看到 两辆车之间的影响不是简单的制动火车一对一的碰撞 虽然车辆之间相对速度的影响较少 外力的作用对车辆间耦合器的影响仍然很 大 所以 我们称之为质量影响 也就是说 它是对应于中心两大碰撞的有效质量 不同的影响机制导致不同动力学缓冲器在制动和编组产生不同的结果 图 6 Fig 6 缓冲器的动态制动和编组 a 实验动态制动 b 在制动动力学计算 c 计算动态编组 一般情况下 列车制动时 牵伸齿轮的动力学特点是 1 小齿轮的行程 受两车辆之间最小相对速度的影响 2 牵伸齿轮工作周期的时间更长 3 牵伸齿轮的工作曲线不平滑 相反 编组一列火车时 牵伸齿轮的动力学特点是 1 较长的齿轮行程 受车辆之间最大相对速度的影响 2 牵伸齿轮工作周期的时间更短 3 牵伸齿轮的工作曲线平滑 四 齿轮纵向冲动的影响特点四 齿轮纵向冲动的影响特点 编组的列车 因为车辆之间一对一的中央碰撞 在汽车的质量影响下 齿轮的 动态容量只与两辆车之间的相对速度的初始值有关 这是牵伸齿轮的特点 只要 初始值的相对速度被给定 具有相同容量的齿轮将所有去固体去掉 不论齿轮特 性的差异 当然 不同的特征会导致不同的纵向力 使得变化有小周期的影响 制 动的火车 因为外部力量的影响 将影响车辆之间的质量 在这种情况下 齿轮缓 冲器的动态能力与缓冲器的特性也会受到影响 我们已经做了一些研究 车船等齿轮对纵向力的影响 在这里 我们主要研 究的齿轮纵向力的刚度 THC 的影响 Fig 7 图 8 显示 制动列车最大纵向磨合力 F 与制动车辆由每一个牵引装置吸收的能量 牵引机车是四十 列车的总质量是 336Gt V 是 40lan 小时 牵引装置 A 或 牵伸装置 B 已被使用 Fig 8 图 9 和图 8 很相似 但牵引装置使用的是牵伸齿轮 C 或 D 并且机车数是六十五 火车的总质量为 5460t k P为 0 08 N 0B V为 40km h Fig 9 以上结果表明 牵伸齿轮刚度需要配合拖拉总负荷 一个灵活的牵伸齿轮 齿轮 C 需要在阻铁齿轮末端有一个更大刚度的牵引装置 齿轮好与不好涉及纵向力 的大小 但还涉及到牵伸齿轮是否为固体 刹车齿轮纵向冲动的影响可供参考 五 结果五 结果 我们得到以下结论 1 影响两车间的相互作用在制动方面主要是质量 在列车排列方面主要是速度 2 牵伸齿轮在动力学方面刹车或编组有很大的不同 3 牵伸齿轮刚度需要与总负载匹配 4 牵伸齿轮的评价与纵向力的大小和牵引装置是否可靠有关 六 参考文献六 参考文献 1 Sun Zhushew and Sun Xiang The dynamic research in connect