铁路货车车体疲劳试验台关键技术

为完善铁路货车的疲劳可靠性评估标准和评估体系,设计并建造了由电液伺服液压系统、机械结构系统、电气控制及安全监控系统、测试数据采集及处理系统以及配套的基础设施等5部分组成,以模拟摇枕的垂向、横向、纵向作动器及车钩力作动器为加载系统的铁路货车车体疲劳与整车振动试验台;基于所提出的车体疲劳试验(车体的在线运行状态模拟和加速疲劳试验)核心原理,开发了车体疲劳试验的线路动态响应谱测试、测试数据处理、试验台驱动文件编制、疲劳试验及其过程监控5项关键技术。以C70E型通用敞车的重车车体疲劳试验为例,在试验台上模拟其在北京—成都间累计运行等效总里程约314.2万km后,对该车车体的疲劳可靠性进行评估。结果表明:驱动文件重复执行时车体加速度的均方根误差小于5%、关键点应力的均方根误差小于17%,车体在线运行状态的模拟精度满足铁路货车车体疲劳试验的要求;C70E型通用敞车的车体能满足25a设计寿命的要求,验证了所提出试验原理及各项关键技术的适用性和有效性。

考虑散货影响的重载敞车模态计算方法

为研究包含散体货物及厢壁相互作用这类复杂接触关系的敞车模态特性,考虑散体特殊的物理性质,结合滑裂面理论及巴西果效应,将散体划分为材料属性不同的3个区域,提出了包含散体的重载敞车有限元模拟方法.首先将空车模态计算结果与实验结果进行比较,证明了车体模型的正确性;然后在空车模型的基础上添加散体的模拟,通过与重车实验结果对比发现,有限元模拟结果可以得到完整的振型,振型顺序与实验一致,验证了本文散体模拟方式的正确性,可用于车体的结构设计,并讨论了散体对车辆模态的影响:散体的存在使得相同振型对应的频率降低,且弹性体振型显著减少.

含咬边缺陷的组焊牵枕结构疲劳寿命定量评估

组焊牵枕结构是重载铁路货车的主要承载部件,在焊接过程中枕梁与纵向梁对接焊缝产生了咬边缺陷,由于咬边缺陷已经存在,疲劳裂纹的扩展过程将是决定牵枕结构服役寿命的主要阶段.基于等效结构应力法,提出了定量评估含咬边缺陷的组焊牵枕结构疲劳寿命的新方法.该方法是在Paris公式中,通过积分上下限的设定,推导了计算焊接缺陷引起的疲劳寿命的缩减影响I(r)1/m公式,利用该公式,对含咬边缺陷的牵枕结构寿命进行了计算,为验证计算结果,进一步对该牵枕结构进行了疲劳试验.结果表明,含3 mm初始裂纹时,计算结果为18.1万次,与试验结果的17万次吻合较好,同时也证明了基于等效结构应力法的I(r)1/m修正公式,对含焊接缺陷构件的疲劳寿命评估是合理有效的.

铁路货车车体线路动态响应仿真与验证

针对大系统仿真分析方法与试验结果出现偏差问题,基于实际线路测试数据,以车体子系统为仿真对象,辅助于模拟台架的试验数据,建立了 26 个自由度的多体仿真模型,实现了车体线路动态响应的仿真计算.结果表明:摇枕垂、横向加速度响应结果仿真与试验 RMS (root mean square)误差最大值为 9%.在 1.5~15.0 Hz 主要频率段,车体枕梁垂、横向振动加速度的试验结果和仿真结果的 RMS 误差低于 8.57%,车体关键焊缝仿真与试验的动应力响应波形基本一致.通过与试验结果的对比验证,仿真结果基本反映了车体在实际线路运行时的动态响应情况.

检衡车发展综述

介绍了我国检衡车的发展概况 ,各型检衡车主要性能、结构 ,应注意的问题及发展展望等。

运煤专用敞车最大合理轴重研究

在分析我国及美国现有大轴重运煤专用敞车主要技术参数的基础上,基于C96型运煤专用敞车,充分利用标准轨距铁路的机车车辆限界,综合考虑车辆比容、车辆每延米重和桥梁适应性等因素,通过理论计算建议将新型运煤专用敞车(简称新型敞车)的最大合理轴重提高到32.32t,每延米重增加到9.51t·m-1。新型敞车与国内C80型、C96型运煤专用敞车相比,单车载重量明显提高,列车编组辆数明显减少;与美国BethGon运煤专用敞车相比,轴重非常接近,但自重系数较大,因此需要在考虑车辆结构可靠性的基础上进行车体轻量化设计。新型敞车的每延米重略大于晋中南通道桥梁设计活载的建议值9.30t·m-1,应对其与桥梁的适应性进行进一步的检验;新型敞车在满载满容状态下的重车重心高度达到2 057mm,超过《铁路货物装载加固规则》中的重车重心限制高度标准2 000mm,建议修改该重车重心高度限制标准。

汽车焊接结构冲击拉伸强度分析

利用改进的霍普金森棒法对汽车用钢板的圆弧焊接接头试验片进行了静强度和冲击强度的拉伸试验,得到了三种不同材料试验片的应变率、应力波、冲击破坏变形和破坏速度并对试验结果进行了分析.试验结果为车体材料的选择提供了依据.

转K6型转向架减振系统对C_(80)型铝合金敞车动力学性能影响研究

为了探明转K6型转向架减振系统对C80型铝合金敞车动力学性能的影响,特组织了一次线路动力学试验。试验对象共计3辆装用不同减振系统的C80型铝合金敞车,减振系统的区别主要在于斜楔材料及枕簧和减振弹簧刚度。试验结果表明,通过换装组合式斜楔减小转向架系统的相对摩擦系数,可以明显改善车辆的垂向振动性能,使空、重车的垂向振动加速度及垂向运行平稳性指标降低,并且对车辆的横向力、脱轨系数及轮重减载率的影响较小。试验结果还表明,降低转向架减振系统的弹簧刚度对降低车辆的轮重减载率是有益的。

70t级铁路货车技术与运用

介绍了70t级新型货车的研制历程、关键技术、主要技术参数、经济效益及下一步的主要工作。

考虑转向架影响的重载货车车厢模态特性

为深入研究转向架对重载货车动力学特性的影响,以某空车工况的40t轴重矿石车为研究对象,在实车装配模型的基础上建立了整车及车厢的力学仿真模型,并应用有限元法对二者进行了模态分析。对实际车辆进行了模态实验研究,通过计算结果及实验结果的对比,从刚体振型及弹性体振型两个方面考察了转向架对重载货车车厢模态特性的影响。研究表明,转向架的质量、刚度及边界条件均会对模态计算结果产生影响,整车模型能更精确地描述实车的模态特性。

基于Quest的铁路货车装配过程仿真技术研究

针对柔性工装应用于铁路货车装配时产生的工装参数调节繁琐、获取困难、装配线工况不均等问题,运用生产线仿真工具Quest以及其二次开发功能实现了铁路货车车体底架的装配过程仿真。通过建立仿真装配模型,实现了仿真环境下的装配干涉检测,达到快速获取、协调柔性工装参数的目的,为提高装配线效率提供了数据支持,在实际应用中效果良好。

干摩擦双层梁的工作模态实验方法

采用模态实验方法,针对具有干摩擦的双层梁结构,基于LMS Test.lab 9A软件及采集仪,研究出一种有效的工作模态实验方法。将模型安置振动台上,在独立的垂向和横向随机激励工况下,分别拾取模型的响应信号,采用Polymax方法识别两种工况的模态参数,获得系统模态参数。同时分析了参考方向、采样时间、采样点数等参数对实验方法的影响规律。实验结果表明:参考方向应与激励方向保持一致,采样时间应足够长,识取的系统模态参数与采用锤击法模态实验得到的结果具有一致性。

钳夹车双层并联过约束机构力学解算与均载性分析

为研究钳夹车双层并联过约束起升机构力传递与均载特性,基于Timoshenko梁理论建立了起升机构钳形梁刚度模型,通过联立该双层并联过约束机构弹性变形协调方程与静力平衡方程,对起升机构进行了力学解算,得到了机构分支承载力与机构刚度的映射关系。在此基础上,定义了不均衡载荷系数,分析得到了机构刚度变化及其载运偏载量对起升机构均载性能的影响规律。基于动力学仿真软件RecurDyn建立了双层并联过约束起升机构的刚柔耦合仿真模型,仿真分析结果验证了理论建模分析的正确性。

基于振动传递特性分析的快捷重载货车空载运行时的振动控制

针对快捷重载货运列车运行过程中运行不平顺、振动剧烈等问题,基于有限元模态分析和多体动力学刚柔耦合分析基本理论,利用Ansys和Simpack联合仿真分析方法,建立考虑转向架和车厢弹性的整车刚柔耦合动力学模型,模拟货车行驶过程,分析关键位置振动响应;利用时频分析和频响分析得出结构振动较大的原因,并通过理论分析找出结构优化的方法,设计新型轮对定位结构和调频质量阻尼器结构.结果表明:车厢和侧架的弹性共振是导致车辆系统振动剧烈的原因,新型轮对定位结构能够很好地抑制轮对和转向架的垂向和横向振动,车厢中部调频质量阻尼器的使用能够有效抑制车厢浮沉振动.因此,振动传递特性分析是研究车辆振动的有效手段,得出振动能量与激励和系统传递的相关性,本文提出的两种改进结构设计可为快捷重载货运列车的振动控制提供技术支持和应用参考.

基于ⅡW标准的C_(80)型敞车上心盘座疲劳失效研究及改进验证

针对C80型敞车上心盘座疲劳失效问题,基于IIW标准及Palmgren-Miner累积损伤法则,对C80型敞车动应力测试数据进行了计算分析。计算结果表明,引起疲劳损伤的主要原因是段焊的焊缝端头存在着局部应力集中,且在多轴交变载荷的相互作用下,进一步加速了裂纹扩展,这与实际运用情况比较接近。为此,提出了上心盘座改进方案,并按照等损伤原理进行了疲劳试验。试验结果表明,上心盘座改进方案可以满足实际运用要求。

新常态下我国铁路货车技术发展分析

分析了我国总体经济发展形势,介绍了国外铁路运输发达国家货运装备情况,分析了我国在铁路货运装备技术方面的差距。同时对新常态下我国铁路货车技术发展需求和思路进行了深入分析,提出了我国铁路货运装备的主要发展方向:稳步推进重载运输技术发展,大力发展快捷和多式联运技术,多种交通运输模式并行、协同发展,全面提升我国轨道交通系统技术、装备的安全、效能、绿色、体系化和国际化水平。

基于摩擦与泄漏补偿的主动静态电液测力系统建模与实验研究

为克服电液测力系统普遍存在的摩擦及泄漏对其测量精度的影响,基于弹塑性变形理论及流体动力学方程,建立了测力系统执行元件液压缸摩擦与泄漏总阻力方程。利用AMESim软件构建了考虑摩擦、泄漏及活塞杆伸出量的液压缸仿真模型。通过分析活塞杆伸出量及油液压力与泄漏的关系,探究了其对测量精度的影响,在此基础上搭建主动静态电液测力实验系统,基于摩擦与泄漏模型对油液推力进行了实时补偿。理论及实验研究结果表明,在主动静态电液测力状态下,基于摩擦与泄漏补偿模型的电液测量精度可达0.58%,从而为提高电液测力测量精度提供了一种新的方法。

C_(70E)型通用敞车模态计算研究

为深入研究重载货车的动力学特性,以C_(70E)型通用敞车为研究对象,在实车装配模型的基础上建立了整车的力学仿真模型,并应用模态分析法对结构的有限元模型进行了计算,得到了结构的前11阶固有频率及相应的振型(其中包括8阶弹性体振型和3阶刚体振型),通过与试验结果的对比可以看出,刚体模态计算误差最大为12.27%,弹性体模态的计算结果最大误差仅为6.80%,表明模型及边界约束处理的准确性较好,建立仿真模型的方法是科学、可行的。

27t轴重铁路货车技术及发展——关键技术与研发

介绍了27t轴重铁路货车的关键技术,包括低动力转向架技术、高可靠性技术、新材料应用技术、制动技术等。简单描述了27t轴重铁路货车研发过程中所采用的研发模式。

基于AMESim-ADAMS联合仿真的高铁救援起重机支腿系统均载特性研究

针对普通铁路救援起重机单支腿承载力过大和支腿系统均载特性差,无法完成高架桥环境下高铁救援任务的问题,提出了一种新型多支腿系统,即在普通起重机4支腿基础上引入4条辅助支腿。同时针对该多支腿系统的结构特点设计出了单排腿主动控制和多支腿主动控制两种主动均载控制方案,在ADAMS和AMESim中分别建立了支腿系统的多体动力学模型和液压与控制系统模型,最后建立了机液耦合仿真环境。通过联合仿真模拟救援起重机支腿系统的工作情况,利用仿真结果对比分析了两种均载控制方案对支腿液压系统动态特性的影响。研究结果表明:多支腿主动控制技术能够有效降低单支腿承载力,明显改善了支腿系统的均载特性,同时仿真结果能够为高铁救援起重机支腿系统的设计和优化提供参考。