列车馈能式主动转向架研究开题报告

 2021-08-14 02:08

1. 研究目的与意义(文献综述)

本课题是将馈能式减振器和主动径向转向架结合起来进行设计研究的,目的是回收列车转向架上的减振器的振动能量,并用于控制减振器的阻尼改变和转向架的主动转向。下面将作具体介绍:

车辆在道路上行驶的过程中,会因不平路面的激励而使轮胎和车身之间产生振动,传统的液力减振器是通过油液的阻尼作用来消除振动,把振动的机械能转变为热能耗散出去的。馈能式减振器利用能量回收装置,将悬架的振动能量转化为了电能。国内外的许多专家学者都对馈能式减振器的能量回收装置和阻尼特性作了大量且细致的探索和研究,现有的馈能馈能方案的主要有三类:机械液压馈能(包括曲柄连杆式、静液蓄能式)、电磁式馈能(包括直线电机式、滚珠丝杠式、齿轮齿条式、电磁线圈式)以及液电复合式馈能[4]。wendel等提出在减振器上下腔的油液管路中串联一个液压马达来回收部分振动能量,并验证了方案的可行性[3]。okada等提出采用利用一个电机作动器连接簧上质量和簧下质量,用以回收减振器高速运动时的振动能量[7]。为保证减振器的减振性能,suda等从理论上分析了减振性能与能量回收的平衡,完善了馈能式减振器的主动控制策略。喻凡等提出滚珠丝杠机构和永磁直流无刷力矩电机方案,并进行了台架试验[3]。为解决电机转子随悬架的往复运动旋转方向正反交替切换的问题,王伟华等提出了采用双超越离合器结合行星齿轮结构[3]。过学迅等提出液电馈能式方案,建立了液电馈能式减振器的数学模型,并利用理论仿真和台架试验的对比结果验证了减振器回收振动能量的潜力及其仿真模型的正确性。

解决转向架横向稳定性和曲线通过性能之间的矛盾一直是铁道车辆动力学长期研究的课题,常规的转向架无法同时满足上述两者的要求[13],造成轮轨磨损严重,且会限制铁道车辆运行速度的进一步提升。而径向转向架却可以有效的解决这一矛盾。传统的径向转向架一般分为自导向转向架和迫导向转向架。自导向转向架在半径较小的曲线上其导向功能无法有效发挥,而迫导向转向架的径向机构必须直接或间接的连接车体,且结构复杂、制造精度要求高。主动径向转向架是径向转向架的一种,包含主动径向控制系统和主动径向控制机构。上世纪70年代,英国铁路协会研究发展部最早开展了关于主动控制在铁道车辆上的可行性研究。1985年,d. cho、hedrick等对二系横向主动悬挂系统进行了研究,并进行了实车实验,证明运用主动悬挂后,车体的二系横向悬挂位移与横向加速度均得到了较大的改善[20]。20世纪80年代,日本的专家学者对主动控制技术进行了研究,建立了1/4车辆模型,在每个转向架上增加了两个垂向和一个横向气动作动器,并进行了实车测试,证明在低频段,振动幅度可降低50%[20]。从90年代开始,以西南交通大学机车车辆研究所为代表的国内研究团队开始对主动控制理论和实验进行研究,取得了一定的成果,且较好的应用于实际运用中。

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2. 研究的基本内容与方案

本课题研究的基本内容主要包括以下几个方面:

1、对应用于铁道车辆转向架上的馈能式减振器的馈能潜力进行研究评估;

2、对应用于铁道车辆转向架上的馈能式减振器的馈能特性和阻尼特性进行研究;

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3. 研究计划与安排

2016年1月18日-2月20日 收集并阅读相关资料,了解掌握课题研究的相关内容;

2016年2月21日-3月15日 撰写开题报告,完成开题,完成外文翻译;

2016年3月16日-4月03日 建立铁道车辆转向架的动力学模型、完成图纸设计;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]裴双红,过学迅,袁龙.基于amesim-simulink的液电馈能式悬架联合仿真分析[j].北京汽车,2012(2):p16-19.

[2]于长淼,王伟华,王庆年.电磁馈能式悬架方案设计与节能分析[j].汽车技术,2010(2):p21-25.

[3]彭明,过学迅,张杰,等.基于液电馈能式悬架的整车道路仿真研究[j].机械设计,2015,32(8):p12-16.

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