外置转向架包覆对高速列车气动阻力影响

转向架作为高速列车大面积裸露在外且外形复杂的运行部件受到列车底部气流的直接作用,区域气动外形结构对高速列车整车气动阻力具有重要影响。基于三维稳态SST k-ω双方程湍流模型,采用数值仿真方法研究了轴箱外置式转向架不同包覆方式对高速列车气动性能的影响。研究了转向架区域安装小裙板、半包裙板、全包裙板、全包裙板+小底板以及全包裙板+大底板等5种方案下的高速列车气动性能,比较了不同方案下高速列车气动阻力的变化规律,阐明了高速转向架包覆方式对整车气动阻力、车底流动特性以及列车表面压力分布的影响。研究结果表明:随着转向架裙板包覆面积的增加,转向架腔后端板受到的气流冲击逐渐减弱,后端板上的正压分布降低,列车转向架区域周围的边界层厚度逐渐减小,转向架区域内的压力分布差异性逐渐减小,从而实现了列车整车气动阻力系数的降低。与小裙板模型相比,半包裙板、全包裙板、全包裙板+小底板以及全包裙板+大底板模型的列车气动阻力系数分别降低了5.2%、8.65%、10.3%、11.1%。对于轴箱外置式转向架来说,全包裙板+大底板方案可有效改善转向架区域流场,降低整车气动阻力。研究得到的转向架包覆方式将为新一代高速列车气动减阻设计提供有利支撑,实现列车气动节能。

高速动车组轴箱内置式转向架复合材料板弹簧技术研究及应用

针对轴箱内置式转向架一系悬挂结构横向空间尺寸相对较小的特点,为了保证高速动车组良好的动力学性能,文章设计、开发了新型的一系悬挂系统,采用了转臂定位+上置复合材料板弹簧结构,速度等级可达400km/h。对其进行了仿真分析和台架试验,并将其安装在试验转向架上进行了滚振试验和整车的线路动力学性能试验测试。结果表明,复合材料板弹簧强度和性能指标均达到了设计要求,为高速动车组的轻量化、全包覆减阻设计等提供了新的技术思路。

206P型转向架临修轴箱弹簧更换工艺研究

轨道车辆运行过程中,转向架的轮对、轴箱弹簧及摇枕弹簧等部件会出现故障,需及时更换故障部件。为优化工艺流程,使故障配件的更换更加高效快捷,针对转向架轴箱弹簧的非架车工况,对轴箱弹簧更换工艺流程进行了优化设计。试验结果表明,采用优化后的工艺流程,在普通轨道无抬车机条件下,人工抬起车体及构架一端可实现轴箱弹簧更换,为转向架临修轴箱弹簧等故障配件更换提供了新的工艺技术支持。

轴承磨损的切片式半解耦损伤数值模拟方法

轴箱轴承是高速动车组(EMU)走行部的关键部件,往往处于高速甚至超高速的运行状态,其轴承的磨损是一个非常突出的问题。建立转向架轴承的磨损模型,模拟在轨道激励载荷因素作用下滚动轴承的磨损状态,进行轴承的磨损损伤分析具有重要意义。针对动车组转向架轴箱轴承磨损监测难、分析难的问题,基于数值模拟方法,对轴箱轴承的磨损损伤分析方法进行了探究,为降低有限元模型的分析计算时间成本,提出了一种轴承切片式半解耦损伤分析方法。首先,将轴承三维模型径向等距切分成有限数量的二维切片,对二维轴承切片模型进行了磨损分析;然后,基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)自适应网格偏移技术以及UMESHMOTION子程序,提出了轴承模型磨损有限元分析方法(流程);最后,利用高斯过程非线性拟合完成了三维轴承磨损状态复现,得到了轴承内圈的磨损分布规律,并对该模型的高效性与收敛性进行了对比分析。研究结果表明:利用二维切片拟合磨损分析方法的计算效率获得了大幅提高,同时该方法的准确性也较为可靠,与传统方法相比,其误差在10%以内;另外,轴承内圈磨损较为严重的区域出现在滚子与内滚道接触的边缘位置,而接触区域中心位置的磨损程度与边缘相比较轻。

城市轨道交通车辆内置轴箱转向架的结构分析与性能验证

目的:随着城市轨道交通的快速建设,对城市轨道交通车辆的运行品质有了更高的要求。减轻簧下质量、改善小曲线半径通过能力、减小轮轨磨耗、降低运行噪声已经成为城市轨道交通车辆的主要研究课题。方法:结合内置轴箱转向架结构空间紧凑、质量轻、曲线通过性能好等特点,研发出一种适用于我国B2型地铁限界的内置轴箱转向架。重点介绍了列车速度为120 km/h时内置轴箱转向架的设计参数、结构组成及技术特点,对转向架构架强度进行了计算及验证,并对列车进行了动力学分析及线路验证。结果及结论:内置轴箱转向架具有质量轻、轮轨作用力低等技术优势,完全符合城市轨道交通车辆运行条件需求。

轴箱内置高速列车一系液压抗侧滚装置研究

针对高速列车轴箱内置转向架抗侧滚刚度不足的问题,设计一种液压抗侧滚装置,在不增加一系垂向刚度的同时能显著提高车辆抗侧滚刚度。该装置在轮对两侧安装垂向液压缸,左右液压缸之间通过交叉管路连接以实现抵抗构架侧滚的功能。采用Zielke模型模拟管路流动,考虑油液压缩性建立非线性模型,开展特性仿真研究。结果表明:油腔结构参数对静态特性影响较大,交叉管路直径和长度对动态特性影响较大;重车工况下该装置能提供大于1.5 MN·m/rad的等效侧滚刚度,而等效垂向刚度仅为0.2 MN/m;在20 Hz以后的动态刚度显著增大,需设置合适的橡胶节点刚度以减少高频振动传递。

一种单空簧轴箱内置式转向架动力学性能研究

针对设计的一种轴箱内置式转向架,介绍了其结构特点及主要悬挂参数,基于UM仿真软件建立了相应的车辆动力学分析模型,分析了车辆的运动稳定性、直线运行平稳性和曲线通过安全性。研究表明,轴箱内置式转向架不宜采用斜向布置的抗蛇行减振器,会降低其临界速度。此种条件下,应采用纵向平行布置方案,增大两侧减振器的横向跨距能有效改善车辆的运动稳定性,同时将原设计轴距由1.6 m增至2.3 m,可提高临近速度至600 km/h左右,有效保障了车辆运动稳定性。相对于电机轴悬式和轴箱外置式方案,采用架悬式电机悬挂和轴箱内置式布置,可使轮重减载率降低8%~17.8%,其运行平稳性和安全性同时得到了保证,优化后的转向架在直线和曲线线路上具有较好的动态适应能力。

200 km/h轴箱内置式转向架优缺点分析及动力学仿真

针对200 km/h轴箱内置式转向架车辆优缺点进行了理论分析,分别建立了轴箱内置式转向架和传统转向架车辆动力学模型,对车辆在运动稳定性、运行平稳性、小半径曲线通过性能、抗侧滚性能、空气弹簧运动特征及车轴弯矩方面进行了仿真。研究结果表明:传统转向架车辆的运动稳定性、横向运行平稳性及抗侧滚性能优于轴箱内置式转向架车辆;轴箱内置式转向架车辆的小半径曲线通过性能优于传统转向架车辆,且空气弹簧纵向位移、纵向力及车轴弯矩较传统转向架车辆有所改善。

一种快捷货车轻量化转向架及动力学性能研究

为了适应快捷货运的发展和实现“双碳”目标,提出并完成了一种新型轻量化内轴箱转向架总体方案设计。该转向架在采用轴箱内置的基础上,一系结构采用简单的悬挂装置和扭转刚度极低的铰接构架相结合,二系悬挂采用组合橡胶弹簧形式。在满足运用要求的基础上使得转向架簧下质量和自重均得到显著降低,自重小于等于3.85 t。在此基础上利用多体动力学仿真软件SIMPACK对车辆悬挂参数进行优化,完成车辆动力学评估,动力学指标均满足要求。进一步针对该转向架特点,着重对不同构架扭转刚度对动力学性能的影响进行研究,验证该转向架使用铰接构架的必要性。相对于刚性构架,采用一系垂向刚度较大的悬挂装置结合铰接构架的转向架适应线路不平顺能力提高。

车辆抗侧滚刚度对轴箱内置地铁车辆动力学性能影响分析

为合理选择轴箱内置转向架车辆抗侧滚刚度,建立某地铁车辆动力学模型,分析一系、二系垂向刚度和抗侧滚扭杆刚度对车辆运行平稳性、扭曲线路通过和抗侧滚性能的影响。研究结果表明:一系垂向刚度和抗侧滚扭杆刚度对车体的平稳性指标影响较小,而二系垂向刚度对车体垂向振动的影响较为明显。一系、二系垂向刚度和抗侧滚扭杆刚度较大时,虽然车辆具有优秀的抗侧滚能力,但是不利于列车通过扭曲线路。因此车辆抗侧滚刚度取值既要满足轴箱内置转向架车辆抑制侧滚的需求,也要具备良好的适应线路扭曲的能力。

双拉杆式机车转向架轴箱定位刚度分析

分析双拉杆式轴箱定位的纵横刚度组成,比较各橡胶元件参数对定位刚度的影响,建立了双拉杆式轴箱定位刚度的模型。工程化的轴箱定位刚度计算公式具有较高的计算精度,有利于轴箱定位橡胶元件的设计、制造和测试。

内侧轴箱式转向架曲线通过性能研究

内侧轴箱式转向架是一种新型结构模式的转向架。文章通过动力学仿真软件对该结构转向架的曲线通过性能进行了计算,并在与传统转向架动力学性能对比的基础上,进一步研究了内侧轴箱式转向架的曲线通过性能。

转向架轴箱专用机床及夹具设计

对转向架轴箱的加工方案进行分析,设计钻孔专用机床。为了实现转架轴箱体一次装夹完成4-12 mm孔的加工,设计一套液压专用自动夹具。实践证明:该夹具结构简单,操作方便,加工过程中实现了对工件的快速定位装夹,提高了生产效率。

CW—2系列转向架轴箱定位节点垂向刚度研究

介绍了CW—2系列转向架运用中出现的故障,结合轴箱定位结构分析了定位节点刚度较大带来的问题,并得出定位节点垂向刚度较大也是导致转向架出现较多运营可靠性问题的初步结论。利用动力学分析软件,计算了不同节点定位刚度对轮轨垂向力、构架垂向振动、节点处动态垂向力和车辆其他动力学性能的影响趋势,以TGV高速列车的2种转向架的试验比较进行了验证。

一种转臂定位节点的结构改进

针对一种钢簧侧置式转臂定位节点结构复杂、使用寿命短的问题进行分析,提出了一种结构更简单、使用寿命更长的结构。样机试制、型式试验和运用结果表明,该种新结构确实能更好地满足使用要求。

转K6型转向架一系弹性定位装置结构设计及优化

对转K6型转向架的轴箱橡胶垫进行了有限元分析计算,得到了结构参数对橡胶垫各向定位刚度的影响趋势,并分析了橡胶垫在相应载荷作用下的应力分布情况。

直接驱动转向架结构特点及对动力学性能的影响

与传统齿轮传动异步电机驱动的转向架相比,永磁同步电机直接驱动转向架可采取无齿轮传动,在结构简化和可靠性等方面有着很大的优势,其结构有显著的特点,这些特点会对整车动力学性能产生不同影响,为了保证整车动力学性能,应该采取新的结构措施。

3轴转向架轴箱横动量配置初探

CKD_(7F)型机车是为越南铁路生产的干线客、货运米轨电传动内燃机车。机车轴式采用C0 -C0 ,轴重为13t。根据轴承的结构型式 ,一系悬挂中间轮对采用了有违传统 3轴转向架的配置。用SIMPACK动力学软件对横动量、定位刚度对机车动力学性能的影响作了定量分析 ,分析认为该配置是可行的。经过运行试验、动力学试验和运用证明机车具有良好的动力学性能和曲线通过性能。现简要介绍该转向架的一系悬挂结构、参数、主要结构特点和分析、试验结果。

高铁用轴箱轴承轻接触式密封压装工艺

高铁轴箱轴承密封对高铁安全运行至关重要,但在轴箱轴承生产加工中,密封的压装工艺得不到足够重视,会出现铁路车辆运行过程中轴承密封罩脱出的故障。描述了一种高铁轴箱轴承轻接触式密封结构,分析了密封压装中经常出现的问题,造成密封失效的因素有:密封橡胶、密封罩和外圈牙口的制造精度,密封罩骨架凸台与外圈牙口槽的配合,外圈牙口和密封罩凸台的倒角尖棱,压装时外圈牙口残留润滑脂,密封件压装速度和模具,密封后挡圈装配。为解决此问题,需对压装工艺进行精细化控制,首先保证密封罩和外圈牙口制造精度,并严格执行压装过程工艺,压装后仔细检查项目,以保证高铁轴箱轴承在高速运行中密封的可靠性。

转臂式轴箱定位装置等效刚度计算与分析

文章从能量守恒定律出发,结合转臂式轴箱定位装置的结构特点,通过分析其受力状况和运动几何关系,在充分合理简化的基础上,推导出通用的转臂式轴箱定位装置的垂向、纵向和横向等效刚度计算公式,并对我国典型动车组的转臂式轴箱等效定位刚度进行了计算。