《SS7型电力机车牵引电机垂向振动加速度分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《SS7型电力机车牵引电机垂向振动加速度分析（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、利用ADAMS/Rail软件进行SS7 型电力机车牵引电机垂向振动加速度分析傅秀通 杨绍普 詹斐生 张志宏 封全保美国 MDI 公司北京办事处 石家庄铁道学院 铁道部科学研究院大同机车厂摘要：本文利用美国MDI公司的ADAMS/Rail软件，对大同机车厂的SS7电 力机车建立了整车模型，模型包括了牵引电机、大小齿轮、电枢轴等。考虑了 牵引电机的吊挂刚度，分析了 SS7电力机车在120km/h时采用抱轴方式时的电 机垂向振动加速度，计算结果与试验结果取得了较好的一致性，为牵引电机的 设计提供了依据。关键词：ADAMS机车动力学1、概述机车转向架的设计除了应保证机车具有良好的动力学性能外如：横向及
2、垂 向平稳性、横向蛇行稳定性、曲线通过性能、轮轨动作用力、牵引粘着性能， 还必须保证牵引电机具有良好的工作条件，特别是整流子、电刷的工作条件。 因为在机车运行过程中，牵引电机将随机车一起振动，特别是当线路存在随机 不平顺或某些局部的不平顺冲击时，对电机的振动影响很大。牵引电机受到较 大的加速度，从而影响牵引电机的正常工作。因此要求电机的垂向振动加速度 要尽量小，以延长牵引电机的使用寿命，降低故障率。大同机车厂与株州电力机车研究所共同研制的 SS7 型电力机车，牵引电机 采用轴悬式悬挂，对于低速机车这是一种最简单和最经济的牵引电机悬挂方式， 至今仍然被广泛采用。这种驱动方式就是将牵引电机的一端通
3、过抱轴轴承刚性 地抱在轮对上，另一端通过橡胶垫吊挂在构架上，在设计上唯一可以改变的参数就是牵引电机的吊挂刚度。西南交通大学分析了 SS7机车在不同运行速度下，考虑轨道不平顺激励时, 机车及牵引电机产生的振动，进而分析了牵引电机吊挂刚度对电机振动的影响 并提出了牵引电机的合理吊挂刚度值，为机车的设计提供了理论依据。在以往机车的动力学试验中，实测的电机及轴箱加速度值差别很大，数据 离散性很强，很难找出一定的规律来，原因就是因为试验的中线路的随机性， 而试验经费及线路条件不允许做很多试验，因此试验值仅供参考。要考查电机 和机车之间的振动规律，采用模型分析是最经济的，也是较有效的方法。因此 本研究就是
4、基于此目的来进行的。通过模型分析并结合试验以期找出电机的振 动规律。在分析计算中，我们在不同的轨道线路谱作用下分析了以下各点的振动加 速度：1） 电机吊挂点构架上的点；2） 电机吊挂点电机吊鼻点；3）电机质心；4）电机抱轴处；5 ）轴箱处。2、计算模型及计算软件本研究针对SS7机车B0B0B0轴悬式的特点，将牵引电机，大小齿轮分离出 来，建立了整车的动力学分析模型,下图是机车的模型。建模及分析采用了美国 MDI（Mechanical Dynamics Inc.） 公司开发的机械系统自动动力学仿真软件 ADAMS（Au toma tic Dynamics Analysis of Mechanic
5、al Sys tem）的专用铁路模块 ADAMS/Rail进行的。ADAMS可以对机械系统快速建立模型，并进行自动的静力 学、运动学及动力学分析。目前ADAMS软件已成为世界上应用范围最广，模型图最负盛名的机械系统仿真软件。计算采用了美国二、三、四级线路谱，计算中 仅考虑了垂向不平顺。表 1 是大同厂提供的 SS7 机车动力学计算参数。表 1 SS7 机车动力学计算参数牵引电机电枢质量（包括小齿轮）kg1313牵引电机机壳质量kg2373轮对质量kg3657构架质量kg5814车体质量kg67500机车轴重N210700牵引电机电枢绕自身轴转动惯量kg.m260牵引电机机壳绕自身轴转动惯量kg
6、.m2420构架绕Y轴的转动惯量kg.m215180车体绕Y轴的转动惯量kg.m22348200每轴箱纵向刚度N/m1.6X107每轴箱垂向刚度N/m2.32X106前后转向架二系悬挂纵向刚度（转向架一侧）N/m9.92X104中间转向架二系悬挂纵向刚度（转向架一侧）N/m1.499X105前后转向架二系悬挂垂向刚度（转向架 狈DN/m4.406X105中间转向架二系悬挂垂向刚度（转向架狈DN/m3.87X105牵引电机吊挂刚度N/m2.26X106一系垂向阻尼N.s/m6000二系垂向阻尼N.s/m8000轴距m2.88前后转向架至车体质心的距离m7.1电机质心至车轴的水平距离m0.599车
7、体质心的高度（距轨面）m2.342构架质心的高度（距轨面）m0.713车轮直径m1.250小齿轮直径m0.299大齿轮直径m0.8843.计算结果及结果分析表 2 是速度 V=120km/h 时，五个点的加速度最大值比较。由于分析是机车 从理想平直线上开始运行并进入有不平顺的线路，因此在进入时电机吊鼻处、 电机质心、抱轴处及轴箱处均产生较大冲击，在结果曲线上产生较大的峰值。 而这一现象在构架吊挂点上并不明显，这是因为一系悬挂的减振作用导致的， 符合正常规律。表 3 列出了这些冲击的值的大小。为了进一步研究局部不平顺激扰的作用，我们还分析了迎轮错牙 （高度 h=0.8mm）和谐波不平顺的影响（波
8、长L=1.0m,波深a=2.0mm）,计算结果见表4。表2 V =100km/h 时各点加速度最大值（不包含冲击点） m/s*2构架吊挂点电机吊鼻电机质心抱轴处轴箱处二级15.6116.3917.1719.5119.51三级12.6813.9514.4916.1016.10四级11.5612.0012.4913.9613.96表3 V =100km/h 时冲击点加速度值 m/s*2构架吊挂点电机吊鼻电机质心抱轴处轴箱处二级14.4435.3243.8095.6195.61三级11.7329.3336.0074.8874.88四级10.5426.0532.0067.3967.39表 4 V =1
9、00km/h 时迎轮错牙及谐波激扰计算结果 m/s*2构架吊挂点电机吊鼻电机质心抱轴处轴箱处迎轮错牙5.4013.8019.6045.6045.60谐波激扰4.507.8015.2030.8030.804结论由计算结果可以看出：1）利用美国MDI公司的ADAMS/Rail软件，可以完成铁路机车车辆/线路耦 合动力学的分析，不但可以得到相关的动力学信息和评价指标，例如轮轨间作 用力、临界速度和平稳性指标等，而且可以利用ADAMS软件的“虚拟样机技术” 观察机车车辆在线路上的运行情况。2）对于单纯由于垂向常见不平顺而造成的对电机及其它点的加速度的影响 是比较小的，其值远远小于电机设计的容许范围，即
10、不会对电机及其它设备造 成损坏；3）计算结果中明显可以看出，对于局部的瞬态冲击，将使电机及抱轴点的 加速度迅速增大，例如在二级谱下抱轴的冲击加速度接近10g，在四级时也有 7g 左右。因此在试验时出现较大的加速度值也是正常的。而实际线路中，局部 的不平顺出现的概率较小。同时可以看出电机质心的加速度和抱轴处的加速度 在不平顺激扰下，两者相差不大，有局部冲击时两者的比例大约 1：2。4）由于本模型中将轮对考虑为刚体，因此计算结果中电机抱轴处的加速度 和轴箱处的垂向加速度是一样的，在实际机车中两者的差别也是很小的；5）机车在同样的不平顺激扰下，速度越高对电机以及电机抱轴处振动的影 响越大。VERTI
11、CAL ACCELERATION ANALYSIS FORSS7 ELECTRIC LOCOMOTIVES TRACTION MOTORUSING ADAMS/RailXiutong FU Shaopu Yang Feisheng Zhan Zhohong Zhang Quanbao FengMDI Beijing OfficeShijiazhuang Railway Institute CARSDatong Electric Locomotive WorksABSTRACT: This paper created a model of SS7 electric locomotive usin
12、g ADAMS/Rail which developed by MDI. In this model, the traction motor, gears and brush are included and the motor mounted suspension stiff is also considered. The analysis of vertical acceleration for V=120km/h has been performed. The calculated results is the same as test results and give the guide to the motor designKeywords：ADAMS Locomotive Dynamics
