曲线线路重载机车轮缘裂纹损伤及影响因素研究

针对我国某型大功率重载机车在高原多曲线线路上运行时频繁出现轮缘裂纹的问题,采用理论分析、数值模拟与现场试验相结合的方法对机车轮缘裂纹损伤进行研究。首先,基于多体动力学和安定理论,建立了该型大功率重载机车车辆动力学模型及轮缘裂纹损伤预测模型：其次,通过现场测试数据与数值仿真结果对比,验证了模型的正确性;最后,根据该型重载机车运行线路特点,分析了曲线半径、曲线超高、曲线坡度等线路参数及轮缘润滑对重载机车轮缘裂纹损伤的影响规律。研究结果表明,连续小半径曲线是该型重载机车轮缘裂纹产生的主要原因,此外轮缘润滑对机车轮缘裂纹损伤有显著影响,可通过合理的线路参数设置及轮缘润滑来降低机车轮轨动态相互作用,进而减少重载机车轮缘裂纹的发生。     

复杂机车振动环境下牵引电机轴承服役寿命评估

牵引电机是铁路机车的动力源, 其关键零部件(支承轴承等)的服役性能直接影响机车传动系统的稳定性和可靠性. 对于重载机车, 传统轴承服役寿命评估方法主要基于定载荷工况, 难以准确评估轨道不平顺等复杂外部激励作用下电机轴承的服役寿命. 因此, 本文根据车辆-轨道耦合动力学理论, 考虑轨道车辆运行过程中的轮轨相互作用和齿轮啮合作用, 建立了具有牵引动力传动系统的机车-轨道耦合动力学模型; 采用线性损伤累积准则和ISO 281标准计算方法, 评估了复杂机车振动环境下牵引电机轴承的服役寿命. 结果表明, 在轨道随机不平顺激励下, 机车轮轨垂向力、齿轮啮合力、牵引电机内部转子离心力、不平衡磁拉力等明显增大; 在复杂机车振动环境中, 电机轴承内部滚子-滚道相互作用加剧, 传动端与非传动端轴承的疲劳寿命缩短; 随着线路状态的不断恶化和机车运行速度的提高, 牵引电机轴承的预测寿命里程不断减小; 由于传动端轴承承受较大的外部动态载荷, 传动端轴承的服役寿命明显低于非传动端轴承. 本文提出的评估方法可为机车牵引电机轴承的设计、选型和寿命评估提供理论指导.