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基于车轨耦合与空气动力学的弓网动态接触压力研究

作　者: 徐海东
导　师: 陈唐龙
学　校: 西南交通大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 接触网受电弓空气动力机车振动接触压力
分类号: U264.34
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 160次
引　用: 2次
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内容摘要

随着客运专线与城际高铁的大量建成与投入运营,我国铁路正向高速化方向迅猛发展。安全是铁路运营永恒的主题,而接触网与受电弓的良好接触则是保证电力机车安全运行的重要前提。随着列车速度的不断提高,弓网间的接触压力状况与低速时相比会有较大改变。当列车高速运行时,空气动力将对受电弓受力产生较大影响；同时列车与轨道间的耦合振动也会增强,使得由受电弓基座传至弓网系统的振动干扰随之加大。因此,研究空气动力和车轨道耦合振动对弓网动态接触压力影响具有十分重要的意义。本文首先在比较国内外不同受电弓模型优缺点的基础上,采用二元受电弓模型和梁结构的接触网模型建立了弓网垂直耦合动力学系统；通过欧拉-拉格朗日方程推导出受电弓-接触网系统振动微分方程组,并利用中心差分法编制了的数值仿真程序；在给定一组弓网参数的条件下,对弓网动态接触压力进行了数值模拟仿真。然后基于铁路大系统动力学理论建立了弓网动力学模型,将机车顶部受电弓基座处的振动响应作为弓网系统的激扰引入弓网动力学模型；应用MATLAB软件对车轨耦合振动下的弓网接触压力进行了仿真及对比分析。最后,对受电弓系统进行了详细地动态力学分析,建立了力学模型；运用空气动力学及流体力学原理与牛顿运动定律,对不同运行速度下受电弓各个部件上的空气动力进行了推导和仿真计算；并探讨了提高受电弓气动力性能可采取的措施。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章绪论  10-17
  1.1 引言  10-11
  1.2 弓网接触压力研究现状  11-15
    1.2.1 弓网接触压力简介  11-13
    1.2.2 弓网接触压力检测方法  13-15
  1.3 论文内容安排  15-17
第2章弓网系统动力学微分方程及数值计算方法  17-28
  2.1 受电弓力学模型及运动微分方程  17-19
    2.1.1 受电弓模型的建立  17-18
    2.1.2 受电弓模型及运动微分方程  18-19
  2.2 弓网系统动力学方程  19-22
    2.2.1 接触网振动微分方程  19-21
    2.2.2 弓网系统耦合动力学微分方程  21-22
  2.3 求解弓网耦合的数值计算方法  22-24
    2.3.1 中心差分法概述  22-23
    2.3.2 编程计算  23-24
  2.4 弓网系统动力学仿真  24-28
第3章车轨耦合振动下弓网系统动力学分析  28-40
  3.1 车轨耦合振动问题概述  28-29
  3.2 弓网系统振动反应分析  29-36
    3.2.1 受电弓体系振动反应分析  29-32
    3.2.2 接触网振动反应分析  32-35
    3.2.3 车轨耦合振动下弓网系统动力学方程  35-36
  3.3 车轨耦合振动下弓网接触压力仿真  36-39
    3.3.1 受电弓基座处振动响应  36
    3.3.2 弓网接触压力仿真分析  36-39
  3.4 减少机车振动对弓网接触压力影响的措施  39-40
第4章空气动力对弓网接触压力的影响  40-59
  4.1 列车空气动力学简介  40-41
  4.2 受电弓空气动力学概述  41-43
    4.2.1 受电弓动态受力分析  41-42
    4.2.2 受电弓空气动力对弓网接触压力的影响  42-43
  4.3 受电弓空气动力计算方法  43-46
    4.3.1 空气流程中物体空气压差力计算  43-44
    4.3.2 空气流程中物体空气摩擦力计算  44-46
  4.4 受电弓空气抬升力计算  46-55
    4.4.1 受电弓上、下臂空气抬升力计算  46-52
    4.4.2 受电弓滑板空气抬升力计算  52-55
  4.5 受电弓空气抬升力综述  55-56
  4.6 受电弓空气动力性能优化  56-59
结论  59-60
致谢  60-61
参考文献  61-65
攻读硕士学位期间发表的论文及研究成果  65-66

基于车轨耦合与空气动力学的弓网动态接触压力研究

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