波动载荷下弓网滑动电接触摩擦力建模研究
发布时间：2022-01-12 17:32
由于电力机车的行驶速度越来越高,导致受电弓滑板的磨损加剧,从而大大缩减了受电弓滑板的使用寿命、严重影响列车的安全高效稳定运行。因此,进行受电弓滑板在波动载荷与载流条件下的滑动摩擦力方面的研究具有很强的理论意义。本文利用自制的滑动电接触实验机进行波动载荷下载流摩擦实验,分析滑动速度、牵引电流、静态压力载荷、压力波动幅值、压力波动频率等因素对纵向摩擦力与横向摩擦力的影响,得到纵向摩擦力与横向摩擦力的实验数据,并在实验数据的基础上建立纵向摩擦力模型与横向摩擦力模型。纵向摩擦力模型是在机械系统中的库伦+黏性摩擦模型的基础上,对原模型的黏性摩擦部分进行修正,并引入牵引电流、静态压力载荷、压力波动幅值、压力波动频率等因素,建立了纵向摩擦模型。并在纵向摩擦力实验数据的基础上,采用改进粒子群算法和MATLAB对建立的纵向摩擦模型的参数进行辨识。通过残差的Q-Q图和实验数据与纵向摩擦模型的拟合曲线效果图可知,纵向摩擦模型能够对波动载荷下弓网滑动电接触纵向摩擦力进行有效预测。横向摩擦力模型在横向摩擦力实验数据曲线的基础上,根据横向摩擦力实验数据曲线的形状,确定横向摩擦力与滑动速度、牵引电流、静态压力载荷、...
【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
受电弓与接触网Figure1.1PantographandCatenary
辽宁工程技术大学硕士学位论文92实验研究2.1实验设备2.1.1滑动电接触实验机利用实验室自制的滑动电接触实验机，进行波动载荷条件下弓网滑动电接触载流摩擦实验，滑动电接触实验机如图2.1所示。图2.1（a）为实验机的机械系统部分，图2.1（b）中为实验机的上位机与压力反馈显示的部分。(a)实验机机械部分实物图(b)上位机监控系统图2.1滑动电接触实验机Figure2.1Slidingelectricalcontacttestingmachine该实验机能够模拟受电弓与接触网导线“Z”字形运行轨迹，能够对接触导线与受电弓滑板之间的法向压力载荷的大孝压力载荷的波形、压力波动幅值、压力波动频率、牵引电流、滑动速度等实验条件进行调节、控制。同时，还有被动移动台进行横向移动，以及测量横向摩擦力的传感器。法向压力载荷的控制信号能够根据实验需要调节波动载荷的静态压力载荷、波动幅值、波动频率以及控制信号的波形，如正弦波信号、三角波信号等。滑板与导线之间的静态偏置载荷与正弦波动载荷均通过音圈电机伺服系统进行控制实现[33]。实验机的主要参数及指标：实验的牵引电流I的调节范围为0~800A可调；滑动速度v的调节范围为0~350km/h可调；法向压力载荷的范围：幅值F为0~300N，频率f在0~20Hz范围内可调；法向压力载荷能够实现正弦波形与三角波形的波动压力载荷；实验机能够对电压、电流、电机转矩、摩擦力、摩擦系数以及法向载荷等实验数据进行自动记录与保存。实验机能够模拟电力机车在行驶过程中的高速度、大电流和高压力载荷等工况条件，机械部分具备良好的稳定性，电气检测装置也具有良好的抗干扰性能，确保实验数据的准确性。2.1.2实验材料实验材料采用浸金属碳滑板和截面积为120mm2的纯铜导线。图2.2为浸金属碳滑
辽宁工程技术大学硕士学位论文10板的实物图，表2.1为浸金属碳滑板的化学成分表，表2.2为浸金属碳滑板的性能参数表。接触导线的示意图如图2.3所示。图2.2滑板实物图Figure2.2Skateboardphysicalmap图2.3接触导线截面Figure2.3Contactwirecrosssection表2.1滑板化学成分Table2.1Chemicalcompositionofskateboard成分碳（C）铜（Cu）铅（Pb）锑（Sb）其它含量（%）92.953.910.980.551.61表2.2滑板性能参数Table2.2Theperformanceparametersofskateboard肖氏硬度HS体积密度g/cm3电阻率μΩ·m冲击韧性J/cm2抗折强度Mpa抗压强度Mpa≥85≤3.0≤12≥0.25≥85≥280
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于进化的自适应卡尔曼修正粒子群优化算法[J]. 侯森,李才发. 焦作大学学报. 2018(04)
[2]滑动电接触摩擦力的BP与RBF人工神经网络建模[J]. 陈忠华,刘福升,回立川,时光. 测控技术. 2018(09)
[3]弓网滑动电接触摩擦力特性与建模研究[J]. 郭凤仪,陈明阳,陈忠华,时光,回立川. 电工技术学报. 2018(13)
[4]弓网系统滑动电接触瞬态温度场仿真研究[J]. 郭凤仪,刘帅,王智勇. 电工电能新技术. 2017(03)
[5]基于修正黏性摩擦LuGre模型的比例多路阀摩擦补偿[J]. 陈东宁,刘一丹,姚成玉,蒋栋林,王可勋. 中国机械工程. 2017(01)
[6]考虑水膜厚度影响的道面轮胎间动态摩擦模型[J]. 凌建明,杜增明. 同济大学学报(自然科学版). 2016(10)
[7]基于LJ势与随机过程的纳米级粗糙表面摩擦力计算模型[J]. 祝胜光,黄平. 华南理工大学学报(自然科学版). 2016(07)
[8]粒子群优化人工鱼群算法[J]. 梁毓明,裴兴环. 计算机仿真. 2016(06)
[9]基于神经网络的伺服机械手LuGre摩擦补偿控制[J]. 王三秀,赵云波,陈光. 北京工业大学学报. 2016(05)
[10]基于LuGre摩擦模型的鱼雷舵机伺服控制系统自适应反演滑模控制[J]. 张梦,乔晓君,冯殿震. 舰船电子工程. 2016(04)
博士论文
[1]受电弓—接触网系统动力学研究[D]. 梅桂明.西南交通大学 2011
硕士论文
[1]波动载荷下弓网滑动电接触载流特性及摩擦力研究[D]. 刘福升.辽宁工程技术大学 2018
[2]铁路快递货物运输需求分析及产品体系设计[D]. 刘雅晴.北京交通大学 2017
[3]以客户价值为导向的铁路货运关系营销策略研究[D]. 李文婧.大连交通大学 2015
[4]基于LuGre摩擦模型的气缸摩擦力实验研究[D]. 陈剑锋.浙江大学 2011
本文编号：3585180
【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
受电弓与接触网Figure1.1PantographandCatenary
辽宁工程技术大学硕士学位论文92实验研究2.1实验设备2.1.1滑动电接触实验机利用实验室自制的滑动电接触实验机，进行波动载荷条件下弓网滑动电接触载流摩擦实验，滑动电接触实验机如图2.1所示。图2.1（a）为实验机的机械系统部分，图2.1（b）中为实验机的上位机与压力反馈显示的部分。(a)实验机机械部分实物图(b)上位机监控系统图2.1滑动电接触实验机Figure2.1Slidingelectricalcontacttestingmachine该实验机能够模拟受电弓与接触网导线“Z”字形运行轨迹，能够对接触导线与受电弓滑板之间的法向压力载荷的大孝压力载荷的波形、压力波动幅值、压力波动频率、牵引电流、滑动速度等实验条件进行调节、控制。同时，还有被动移动台进行横向移动，以及测量横向摩擦力的传感器。法向压力载荷的控制信号能够根据实验需要调节波动载荷的静态压力载荷、波动幅值、波动频率以及控制信号的波形，如正弦波信号、三角波信号等。滑板与导线之间的静态偏置载荷与正弦波动载荷均通过音圈电机伺服系统进行控制实现[33]。实验机的主要参数及指标：实验的牵引电流I的调节范围为0~800A可调；滑动速度v的调节范围为0~350km/h可调；法向压力载荷的范围：幅值F为0~300N，频率f在0~20Hz范围内可调；法向压力载荷能够实现正弦波形与三角波形的波动压力载荷；实验机能够对电压、电流、电机转矩、摩擦力、摩擦系数以及法向载荷等实验数据进行自动记录与保存。实验机能够模拟电力机车在行驶过程中的高速度、大电流和高压力载荷等工况条件，机械部分具备良好的稳定性，电气检测装置也具有良好的抗干扰性能，确保实验数据的准确性。2.1.2实验材料实验材料采用浸金属碳滑板和截面积为120mm2的纯铜导线。图2.2为浸金属碳滑
辽宁工程技术大学硕士学位论文10板的实物图，表2.1为浸金属碳滑板的化学成分表，表2.2为浸金属碳滑板的性能参数表。接触导线的示意图如图2.3所示。图2.2滑板实物图Figure2.2Skateboardphysicalmap图2.3接触导线截面Figure2.3Contactwirecrosssection表2.1滑板化学成分Table2.1Chemicalcompositionofskateboard成分碳（C）铜（Cu）铅（Pb）锑（Sb）其它含量（%）92.953.910.980.551.61表2.2滑板性能参数Table2.2Theperformanceparametersofskateboard肖氏硬度HS体积密度g/cm3电阻率μΩ·m冲击韧性J/cm2抗折强度Mpa抗压强度Mpa≥85≤3.0≤12≥0.25≥85≥280
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于进化的自适应卡尔曼修正粒子群优化算法[J]. 侯森,李才发. 焦作大学学报. 2018(04)
[2]滑动电接触摩擦力的BP与RBF人工神经网络建模[J]. 陈忠华,刘福升,回立川,时光. 测控技术. 2018(09)
[3]弓网滑动电接触摩擦力特性与建模研究[J]. 郭凤仪,陈明阳,陈忠华,时光,回立川. 电工技术学报. 2018(13)
[4]弓网系统滑动电接触瞬态温度场仿真研究[J]. 郭凤仪,刘帅,王智勇. 电工电能新技术. 2017(03)
[5]基于修正黏性摩擦LuGre模型的比例多路阀摩擦补偿[J]. 陈东宁,刘一丹,姚成玉,蒋栋林,王可勋. 中国机械工程. 2017(01)
[6]考虑水膜厚度影响的道面轮胎间动态摩擦模型[J]. 凌建明,杜增明. 同济大学学报(自然科学版). 2016(10)
[7]基于LJ势与随机过程的纳米级粗糙表面摩擦力计算模型[J]. 祝胜光,黄平. 华南理工大学学报(自然科学版). 2016(07)
[8]粒子群优化人工鱼群算法[J]. 梁毓明,裴兴环. 计算机仿真. 2016(06)
[9]基于神经网络的伺服机械手LuGre摩擦补偿控制[J]. 王三秀,赵云波,陈光. 北京工业大学学报. 2016(05)
[10]基于LuGre摩擦模型的鱼雷舵机伺服控制系统自适应反演滑模控制[J]. 张梦,乔晓君,冯殿震. 舰船电子工程. 2016(04)
博士论文
[1]受电弓—接触网系统动力学研究[D]. 梅桂明.西南交通大学 2011
硕士论文
[1]波动载荷下弓网滑动电接触载流特性及摩擦力研究[D]. 刘福升.辽宁工程技术大学 2018
[2]铁路快递货物运输需求分析及产品体系设计[D]. 刘雅晴.北京交通大学 2017
[3]以客户价值为导向的铁路货运关系营销策略研究[D]. 李文婧.大连交通大学 2015
[4]基于LuGre摩擦模型的气缸摩擦力实验研究[D]. 陈剑锋.浙江大学 2011
本文编号：3585180
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3585180.html
