W型弹条关键几何参数对扣件力学性能的影响

扣件是保证轨道结构稳定性的关键部件,弹条是扣件组成中最为关键的扣压件,直接影响扣件乃至轨道结构的安全稳定。为研究W型弹条关键几何参数对扣件力学性能的影响,基于W型弹条空间几何关系,推导得出W型弹条轴线三维空间方程,并建立W型弹条力学分析模型,计算分析结果表明:影响W型弹条轴线空间方程的关键几何参数共计10个。弹条拱跨L^(0)、弹程H、中肢尾部半径R^(2)、直径d对扣件力学性能影响显著,设计时可从以上4个参数对扣件进行力学性能优化。

W型弹条参数化建模方法及应用

针对几何形状复杂的W型弹条提出了一种参数化建模方法。根据弹条的正视图与展开图中的几何参数推导出右肢轴线及中肢轴线方程,利用对称性可得到整个弹条的空间三维轴线方程,并确定方程中的10个弹条基本参数。为了简化弹条建模过程,利用MATLAB软件编制弹条空间轴线参数化建模程序TTCSH。通过将TTCSH程序计算的弹条轴线俯视图、侧视图与实际弹条设计图进行对比,验证了该参数化建模方法的正确性。引入考虑弹条单位质量储存能量的指标W,计算现有三种弹条的力学性能并进行综合评价。结果表明,TTCSH程序可大大提升弹条建模效率,快速进行弹条力学性能分析及优化设计。

铁路扣件用W型弹条P-S-N曲线测定研究

测定铁路扣件用W型弹条在不同振幅(应力幅)下疲劳振动的P-S-N曲线,估算弹条在高速铁路不同运行工况下的使用寿命,为高速铁路扣件金属件大修更换提供理论依据。

盐雾腐蚀对W1型弹条疲劳性能影响的试验研究

为研究WJ-7型弹条扣件系统中的W1型弹条在沿海腐蚀环境下的疲劳性能,采用人工模拟海洋大气环境对金属材料的加速腐蚀试验方法,通过15、30、45、60 d的中性盐雾腐蚀试验,探讨漆膜对弹条的保护作用,以及弹条腐蚀的发展趋势。再通过疲劳试验分析了不同周期盐雾腐蚀对弹条疲劳寿命的影响,探索了弹条扣压力、变形的变化规律,并对疲劳寿命进行可靠性分析。结果表明:在盐雾环境下,漆膜对W1型弹条有较好的保护作用,对于漆膜破损脱落的弹条:腐蚀15、30、45、60 d时的腐蚀率分别为1.64%、4.28%、5.52%、6.96%;疲劳寿命平均值分别为34 736、27 176、23 778、20 254周次;腐蚀周期越长,疲劳失效时会有越大的扣压力衰减和塑性变形。

高速铁路用W1型弹条几何参数优化研究

研究目的:弹条是轨道扣件系统的核心部件,其结构设计、性能分析、参数优化一直是研究人员探索的课题。本文以高速铁路用W1型弹条为对象,采用试验设计方法,研究其几何尺寸参数对弹条性能的影响规律及显著程度,并进行参数优化研究,对弹条设计具有一定意义。研究结论:(1)影响W1型弹条结构尺寸参数有11个,影响其服役性能最显著的5个参数分别是:弹程T、直径d、拱跨L0、展开图b2、展开图R2;(2)国内ω型弹条的主要变化在于增大弹程T、直径d和L0,福斯罗弹条更多的在于减小b2,增大R2,进一步提升了弹条性能;(3)通过响应面优化设计,在弹程T和直径d保持不变的前提下,弹条性能的最优条件:L0为80.12 mm,展开图R2为26.03 mm,展开图b2为32.79 mm。经计算校核,扣压力为10.049 kN,最大应力为1 298 MPa,优化指标W为0.156,扣压力增加,最大应力也增大了一些,但用料更省,优化指标增大,性能得到了提升,优于原有W1型弹条;(4)采用试验设计方法,通过参数的协调变化可以寻求满足弹条设计要求的最优参数组合;(5)该研究成果可为同类型弹条结构的优化设计提供借鉴。

铁路W1型弹条疲劳断裂原因分析

铁路W1型弹条在进行疲劳试验过程中,当载荷循环约100万次时发生断裂。弹条材质为60Si2Mn,弹条表面进行渗锌处理,采用宏观检验、化学成分分析、硬度测试、微观检验的方法对弹条断裂原因进行分析。结果表明:弹条为疲劳断裂,疲劳源位于弹条表面与渗锌层交界处,断口位置基本位于弹条受疲劳交变载荷最大的区域,弹条在疲劳试验过程中受到弯扭组合应力作用,在渗锌层与弹条表面交界处萌生疲劳裂纹并扩展,最终发生疲劳断裂。

W1型弹条扣压力与疲劳性能的试验研究

W1型扣件弹条是高速铁路无砟轨道常用的弹条之一,高速铁路弹条在实际工作时受到反复多变的荷载作用,其强度会逐渐变化并发生疲劳破坏。以W1型弹条为列,首先,将W1型弹条的原材料60Si2MnA弹簧钢加工成试验所需试件进行静力拉伸试验;其次,对W1型弹条进行应变电测试验测出弹条各部位的应力变化;最后,通过MTS810伺服液压试验机对W1型弹条施加三种不同的循环荷载工况,研究弹条在循环荷载作用下其扣压力和中端圆弧位移的变化规律。通过试验数据拟合出弹条中端圆弧位移和扣压力的函数方程式。结果表明:弹簧钢的屈服强度为1600 MPa,抗拉强度为1900 MPa。弹条内侧圆弧应力值最大也是最易断裂的位置和25 kN是弹条的最佳安装预压力,随着疲劳荷载的循环次数增加,弹条扣压力与中端圆弧位移呈反相关系,弹条在5、7.5、10 kN循环荷载作用下的疲劳寿命分别为82万、19万、7万次。

高速铁路用W1型弹条力学性能仿真测试

针对高速铁路用W1型弹条的力学性能,采用逆向工程及CAE技术,对W1型弹条处于静载荷下的力学性能进行仿真。首先由三坐标测量机获取W1型弹条三维数据,沿弹条路径方向由3点构建与路径方向垂直的截面圆,进而连接系列圆心获得弹条中心线,完成弹条的几何逆向建模;然后运用Ansys Workbench仿真测试多组螺栓预紧力工况下,W1型弹条的力学性能。得到如下结论:仿真测试得到最优螺栓预紧力为14 k N,此时扣压力10.2 k N,符合技术规范。该预紧力产生的最大应力为1 313 MPa,小于弹条的屈服强度1 600 MPa,且盈余量充足,有利于弹条长期稳定服役。但弹条的尾肢中部内侧为高应力集中区域,成为裂纹萌生扩展的敏感部位。

高速铁路W1型弹条疲劳性能试验及寿命预测

W1型弹条为高速铁路无砟轨道常用弹条之一,在其服役过程中,因受到周期性的拉、压、弯曲和扭转的复合载荷,故易产生疲劳破坏。为研究W1型弹条的疲劳性能,先后对其进行静力试验和疲劳性能试验,并分析预测了弹条的疲劳寿命,结果表明:弹条疲劳寿命及其离散性主要决定于应力幅值,在置信度和存活率不变时,随着应力幅值320 MPa降低到680 MPa,疲劳寿命降低了97%以上,离散程度下降了43%。通过回归方程对弹条疲劳寿命预测,得到弹条疲劳寿命与应力幅值的关系(X=16.2606-4.2017Y),可有效地预测弹条疲劳寿命。

无砟轨道W1型弹条疲劳性能的试验研究

高速铁路弹条在实际工作中会承受反复多变的载荷作用,随着时间累积,弹条会发生疲劳断裂。为研究高速铁路弹条(W1型弹条)在载荷作用下的疲劳性能和疲劳寿命,将W1型弹条放置于MTS810伺服液压试验机上进行载荷分别为(25±7.5)kN、(25±10)kN、(25±12.5)kN 3种试验方案的疲劳试验,首先通过疲劳试验数据计算弹条的疲劳可靠度寿命和疲劳寿命,绘制W1型弹条在不同可靠度下的载荷与疲劳寿命(lgF_(a)-lg N)直线并对其进行线性拟合,根据不同可靠度的要求,可以计算和预测W1型弹条在3种试验方案下的疲劳寿命,然后对弹条断口进行电镜扫描分析,得出弹条断裂类型为韧性断裂。

“W”型弹条扣件热成型模具的改进设计

通过高速铁路扣件系统应用介绍及"W"型弹条热成型模具改进前结构及其缺陷分析,提出了"W"型弹条热成型模具改进方案,从而达到了"W"型弹条高效、高精的热成型加工,实现了提升"W"型弹条品质的目的。

高速铁路客运专线用W1型弹条生产工艺研究及应用

文章从弹条原材料的选用、生产工艺流程的选择和工艺参数优化着手,严格进行过程控制,生产出的高速铁路客运专线用W1型弹条具有高的弹性极限、屈服极限、疲劳极限和抗弹减性能,可以确保高速铁路轨道系统的安全性和可靠性。

W1型铁路弹条疲劳性能研究

对WJ-7型铁路弹条扣件系统中的W1型弹条在不同载荷幅值(7.5kN,10kN,12.5kN)下的疲劳性能进行实验研究,通过可靠性研究方法得到了包含存活率的P-F-N曲线(其中P为可靠度,F为弹条扣压力,N为循环次数),提出了不同可靠度的疲劳寿命方程。结果表明弹条扣压力随载荷循环次数衰减,扣压力衰减曲线呈三阶段变化,第二阶段占疲劳寿命的70%.且基本成线性。最后通过线性疲劳积累损伤理论建立了疲劳寿命预测模型,提出了采用微损实验来预测疲劳寿命的方法。

钢轨扣件扣压力检测装置专用夹具优化设计分析

针对W型弹条扣件设计专用快速装夹夹具,用以实现对钢轨W型弹条扣件扣压力在线快速检测。分别运用Solidworks Cosmosxpress和Ansys Workbench软件对钢轨W型弹条扣件检测装置的专用夹具的设计进行分析,针对分析出的应力强度和整体形变进行对比总结,利用2种软件的各自优点完成对夹具零件的优化设计,使得专用夹具在加工制造前,具有良好的结构和力学性能。