转K6型转向架侧架裂纹的成因分析及改进措施

通过对转K6型转向架侧架与转K2型转向架侧架的结构对比,分析了该两种侧架易产生裂纹的原因,提出了通过改进铸造工艺来提高成品率的措施。

轨道激励频率对转向架侧架动应力影响的研究

采用车辆动力学和有限元分析技术,应用车辆动力学有限元集成模型,以轨道垂向不平顺为研究对象,获得侧架轨道垂向不平顺激励下的动态载荷与激励频率的对应关系,而后将动力学仿真获得的侧架弹簧承台面上的9组垂向载荷-时间历程作为载荷边界条件施加到侧架有限元模型上,使用结构动力学分析方法分析轨道垂向不平顺激励频率对侧架动应力的影响。研究结果表明,9.25～16.67 m之间的轨道波长对侧架关键部位的最大动应力影响比较大。因此,考虑轨道激励频率对车辆零部件动应力的影响是很必要的。

我国重载货车转向架曲线性能对比仿真

为比较我国研制的 27 t 轴重侧架交叉支撑转向架和副构架径向转向架的低动力作用性能,基于车辆-轨道耦合动力学理论和两种转向架的具体结构,分别建立了车辆-轨道耦合动力学模型,应用车辆与线路最佳匹配设计方法,对两种转向架的曲线通过性能进行了仿真计算,并以轮对摇头角、轮轨横向力和轮轨磨耗功等参数与传统转向架进行了对比分析.仿真结果表明:在曲线半径小于 800 m 线路上,相对传统转向架,两种转向架能有效降低轮轨动力作用,且副构架径向转向架降低轮轨磨耗更具优势;但随曲线半径增大和受线路不平顺影响,径向转向架的径向作用会逐渐弱化;当曲线半径超过 1 000 m 后,两者的轮轨磨耗基本相当,即利用径向转向架来降低轮轨磨耗的效果不明显.

基于应力强度干涉模型的疲劳损伤

基于Miner法则,分析了阶梯谱级数对疲劳寿命精度的影响.建立了变换的S-N曲线与阶梯谱拟合曲线的应力强度干涉数学模型,采用参数求解的数值解析法,得到参数并推导出了疲劳损伤的积分公式.对铁路货车转向架侧架运行36万km(一个段修期)内,分阶段的多次载荷谱测试数据进行分析,发现随着各阶段阶梯谱离散级数的增大,损伤成收敛趋势,寿命预测精度提高.采用本文的分析方法,建立了侧架一个段修期的载荷谱概率模型,可预测侧架的寿命及可靠性.

数值模拟技术在承载鞍锻造工艺上的应用

铁路货车承载鞍位于转向架侧架和车轴之间,通过承载鞍导框与转向架两侧的侧架进行垂直向定位与导向,确定车轮对组件在转向架中的正确位置,从而将车轮的转动转化为车体沿轨道前行的直线运动,同时将车体的载荷传递到车轴和车轮,并最终传递到导轨上。承载鞍同时受到压应力、拉应力和滚动摩擦力,受力情况比较复杂,品质要求较高,其结构如图1所示。

重载轨道曲线几何参数对轮轨耦合动力特性的影响

基于车辆-轨道耦合动力学理论,根据中国最近研制的27 t轴重侧架交叉支撑转向架及C_(80E)型通用敞车的实际结构和重载铁路曲线轨道结构特点及其技术规范要求,建立了曲线轨道的重载铁路货车-轨道耦合动力学模型;基于新型快速数值积分方法、Hertz非线性弹性接触理论和Shen-Hedrick-Elkins非线性轮轨蠕滑理论,应用计算机仿真计算了不同工况下重载货车曲线通过时的轮轨耦合动力特性,分析了曲线半径、缓和曲线长度和外轨超高等曲线几何参数对重载货车轮轨动力作用的影响。分析结果表明:曲线半径在400~800 m范围内变化时对轮轨动力影响极为明显,而当曲线半径大于800 m后其影响逐渐弱化,重载铁路曲线半径一般不应小于800 m;增加缓和曲线长度能在一定程度上降低重载货车轮轨动力作用,但其作用效果存在长度拐点,拐点前效果明显,拐点后影响甚微,且曲线半径和运行速度都会影响拐点的具体位置,建议根据拐点位置来确定不同曲线半径线路的最小缓和曲线长度;过大的欠超高或过超高均会加剧重载货车曲线通过时的轮轨动力作用,但在欠超高为-20~0 mm时重载货车的综合轮轨动力响应相对较小,即保持货车以适当的欠超高(-20~0 mm)通过曲线有利于降低轮轨动力和磨耗,这与中国铁路工程运输实际设置的欠超高取值范围一致。