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NS160G型铁路起重机关键部件设计及整车动力学性能的研究

作　者: 王培武
导　师: 王东屏；张永辉
学　校: 大连交通大学
专　业: 机械工程
关键词: 铁路起重机吊臂静强度转向架动力学
分类号: TH218
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

随着我国铁路客货运列车运行速度的进一步提高,以及救援半径的不断扩大,对铁路救援起重机的运行速度也提出了更高的要求。目前,我国铁路救援部门的160t定长臂铁路起重机,其保有量有30多台,但因其结构限制,最高运行速度仅为85km/h,己不能满足当前我国铁路现代化发展的需要。由于160t定长臂铁路起重机的保有量大,且其结构和性能仍具有改造和提升的空间,并具有较好的经济性,因此,铁道部决定对160t定长臂铁路救援起重机进行技术改造,为增强其救援范围和工作能力,用伸缩臂取代定长吊臂,并将其最高运行速度提升至120km/h。本文结合铁路运输部门的现实需要和2007年齐车公司科技开发项目,针对160t定长臂铁路起重机存在的缺陷和问题,在对其结构和性能进行深入的理论分析和研究后,完成了160t定长臂铁路起重机改造为伸缩臂起重机的设计方案和基本技术条件。本论文主要完成了NS160G型起重机设计方案;重新设计了起重机的关键部件——伸缩臂结构,并利用I-DEAS MasterSeries软件,对其进行了有限元分析,论证设计的可行性和可靠性;利用多刚体系统动力学软件,根据GB/T17426-1998《铁道特种车辆和轨行机械动力学性能评定及试验方法》标准对转向架的动力学性能进行计算和分析,对悬挂系统进行优化设计,完成了改造端梁、改变走行减速器的安装位置、改进挂齿方式、更新基础制动、加大轴箱弹簧静挠度、加装垂向液压减振器等对转向架的改造设计,不但简化了转向架结构,还有效地提高了转向架的运行性能。NS160G型160t伸缩臂铁路起重机,将成为目前我国功能最全、起重力矩最大的伸缩臂式铁路起重机,NS160G型起重机的研制开发,必将为保障铁路线路通畅发挥巨大的作用,必将为我国铁路运输事业的发展作出积极贡献。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
绪论  8-14
  0.1 起重机概况  8
  0.2 我国铁路起重机的历史和发展情况  8-11
  0.3 NS160G 型伸缩臂铁路起重机研制的必要性和意义  11-12
  0.4 本文主要研究内容  12-14
第一章 NS160G型 160t伸缩臂式铁路起重机的研制  14-23
  1.1 NS160G 型 160t 伸缩臂式铁路起重机的研制遵循的原则  14
  1.2 主要技术参数的选取  14
  1.3 主要起重性能参数的确定  14-16
  1.4 工作速度的确定  16
  1.5 主要结构尺寸的确定  16-17
  1.6 其它  17
  1.7 主要结构的设计说明  17-22
    1.7.1 动力与传动装置  17-19
    1.7.2 液压系统  19-21
    1.7.3 空气系统  21-22
    1.7.4 电气系统  22
  本章小结  22-23
第二章伸缩式吊臂设计方案  23-29
  2.1 设计方案  23-26
    2.1.1 吊臂截面形状的选取  23-25
    2.1.2 吊臂材料的选取  25-26
  2.2 伸缩臂受力分析  26-28
    2.2.1 吊臂在变幅平面承受的载荷  26-27
    2.2.2 吊臂在旋转平面承受的载荷  27-28
  本章小结  28-29
第三章伸缩式吊臂的强度、刚度有限元分析  29-41
  3.1 有限单元法基本原理  29-31
  3.2 计算对象  31
  3.3 结构分析程序简介  31
  3.4 计算模型  31-33
    3.4.1 模型简化及单元划分  32-33
    3.4.2 载荷工况分布  33
    3.4.3 约束设置  33
  3.5 计算结果的评定  33-34
  3.6 计算结果及分析  34
  3.7 结论  34-40
  本章小结  40-41
第四章转向架改造设计方案  41-46
  4.1 原转向架的结构特点及技术参数  41-43
    4.1.1 主要结构特点  41-42
    4.1.2 转向架主要部件功能简介  42
    4.1.3 原转向架存在的不足之处  42-43
  4.2 改造方案设计  43-45
  本章小结  45-46
第五章动力学基本理论  46-58
  5.1 车辆系统建模  46-54
    5.1.1 车辆系统模型  46-47
    5.1.2 轨道不平顺输入  47-50
    5.1.3 轮轨蠕滑理论  50-51
    5.1.4 轮轨接触几何关系  51-52
    5.1.5 车辆动力学建模方法  52-54
  5.2 车辆系统蛇行运动稳定性研究  54-56
    5.2.1 蛇行运动临界速度定义  54
    5.2.2 线性临界速度的计算方法  54-55
    5.2.3 极限环的确定  55-56
  5.3 车辆系统曲线通过动力学研究  56-57
    5.3.1 轨道参数对曲线通过性能的影响  56
    5.3.2 稳态曲线通过的数值求解方法  56
    5.3.3 延续算法  56-57
  本章小结  57-58
第六章动力学计算分析  58-73
  6.1 概述  58
  6.2 计算模型及原始参数  58-62
    6.2.1 转向架的结构特点  58-59
    6.2.2 计算模型  59-60
    6.2.3 计算原始参数  60-62
  6.3 车辆动力学性能标准  62-64
    6.3.1 轮轴横向力标准  62
    6.3.2 车辆脱轨系数标准  62
    6.3.3 轮重减载率标准  62-63
    6.3.4 车辆运行平稳性标准  63
    6.3.5 倾覆系数标准  63-64
  6.4 车辆运行稳定性计算  64-65
    6.4.1 稳定性计算原理  64
    6.4.2 稳定性计算结果  64-65
  6.5 车辆运行平稳性计算  65-69
    6.5.1 平稳性计算原理  65-66
    6.5.2 平稳性计算结果  66-69
  6.6 动态曲线通过性能计算  69-72
    6.6.1 曲线通过计算原理  69-70
    6.6.2 曲线通过计算结果  70-72
  6.7 整车动力学计算结论  72
  本章小结  72-73
结论  73-74
参考文献  74-75
攻读硕(博)士学位期间发表的学术论文  75-76
致谢  76-77

NS160G型铁路起重机关键部件设计及整车动力学性能的研究

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