PDF《罗世辉机车关键参数对车钩转角与机车运行安全性的影响_罗...》

3 5 车钩长度/ mm

7 1

1 二系止挡最大弹性 压缩量/ mm

1 5 一系横向刚度/ ( k N・mm-1) 0.

6 9 从板凸肩至钩销 距离/ mm

1 3

5 二系横向刚度/ ( k N・mm-1) 0.

4 一系横向弹性 间隙/ mm

8 二系止挡刚度/ ( k N・mm-1)

7 二系横向止挡纵向 间距/ mm

1 32

9 8 轮对自由横移量/ mm

8 车钩自由偏转角/ ( ° )

8 后转向架中心至钩销 的距离/ mm

37 8

8 机车采用圆销钩肩限制车钩, 见图1, 钩尾销与 钩尾框孔皆为圆形, 车钩可以绕钩尾销自由转动, 自 由转动角度被称为车钩自由角.但是, 由于前从板 设置有支撑凸块, 当车钩自由偏转一定的角度后, 钩 尾凸肩将与从板凸块接触, 提供稳钩力阻止车钩出 现更大的偏转.在与从板接触前车钩自由偏转角为 车钩自由偏转角, 是由车钩的结构决定的.如中国 的F T 车钩、 D F C E

1 0 0车钩、

1 0 2车钩、 美国的L A F 车钩等都属于圆销车钩. 图1 圆销车钩结构与受力分析 F i g .

1 S t r u c t u r eo f r o u n d p i nc o u p l e ra n d i t ss t r e s sa n a l y s i s 由图1可以得到车钩的力矩平衡方程为

1 1=2 2+

3 (

1 ) 式中:

1、

2 分别为压钩力和钩肩力;

为稳钩力, 由机车

一、 二系悬挂提供;

1、

2、 3分别为3个力的

8 4 第3期 许自强, 等: 机车关键参数对车钩转角与机车运行安全性的影响 力臂长度. 由于钩肩的刚度远大于机车二系悬挂刚度, 稳 钩力矩主要由钩肩力提供, 的值较小, 即产生的额 外轮轴横向力比较小. 如果车钩自由偏转角设置得很大, 则会出现钩 肩与从板未接触, 车体被二系止挡挡住的情况.此时, 车钩不会发生更大的偏转, 并且 2=0, 则1 1=

3 (

2 ) 将由机车二系止挡与二系悬挂产生的横向力 提供, 这样机车将受到由止挡产生的巨大的额外横 向力, 机车运行安全性能得不到保障. 图2为纵向压力下, 车体与车钩偏转的相互关 系, 其中

1、

2、 3分别为二系止挡纵向间距、 二系 止挡横向间距、 后转向架二系止挡至车钩的距离;

α、 β分别为车体偏转角与车钩偏转角;

B、 A 分别为 二系前后止挡的横向力.偏传关系为 α=a r c t a n ( 2/1) (

3 ) s i n ( α)=/(3+

1 /

2 ) (

4 ) β=a r c s i n [ ( +犁1+犁 2) / ] (

5 ) 式中: 犁

1、 犁2分别为轮对横移量与一系弹性间隙;

为车钩长度;

栉堤迤, 是车钩端的横移量. 根据表1与结构参数和式(

3 ) ~(

5 ) 计算可得, 机 车碰到二系止挡时车钩的转角约为6 ° , 而机车各部分 止挡间隙用尽, 车钩的最大转角为7 .

7 ° , 还没有达到 车钩自由偏转角的设计值8 ° , 所以该机车在承压时容 易出现式(

2 ) 的情况, 导致轮轴横向力较大. 图2 车体与车钩偏转关系 F i g .

2 R o t a t i o nr e l a t i o n s h i pb e t w e e nc a r b o d ya n dc o u p l e r

2 动力学模型 2.

1 钩缓装置模型 采用的弹性胶泥缓冲器在加载、 卸载曲线上考 虑初压力、 最大行程、 最大阻抗力、 吸收率及缓冲器 压死后的刚性冲击等特性[

1 5 ] .由 于车 钩间隙 在缓冲器模型 中已有考虑, 现将相连挂两车钩简化为一直杆.车钩与从板 直接相 连并 具有 绕 旋转 的自由度, 从板 通 过缓 冲器与车体相连, 具 有 向 位移自由度.在钩销处用包含钩肩 非线 性特 性的 力元进行约束,模拟钩肩的稳钩作用,形成图3的车钩模型. 图3 车钩模型 F i g .