机车轴重转移和理想牵引高度计算的通用方程及程序实现

以机车车体及转向架中心点处的竖向位移和倾角作为自由变量,导出一组新的适用于各种型式、任意牵引方式的机车轴重转移和理想牵引高度分析计算的通用方程,讨论了牵引点位置,牵引高度等因素对机车轴重转移的影响。     

内轴颈高铁车轴结构设计与强度分析方法

针对高速列车的轻量化设计需求，分析了内轴颈高铁车轴独特的内支承结构与承载特点，建立了内轴颈高铁车轴受力状态和结构强度理论分析模型，提出了内轴颈高铁车轴设计极限载荷和疲劳强度的解析计算方法；在此基础上，制定了基于理论分析、有限元方法和车辆系统动力学的内轴颈高铁车轴结构设计方法，并以17 t轴重的内轴颈高铁车轴为例开展了应用研究；基于内轴颈高铁车轴受力状态的理论分析结果，确定了车轴的临界安全截面和详细尺寸方案；建立了内轴颈高铁车轴的有限元模型，评估并校核了车轴的疲劳强度；建立了轴箱内置式高速动车的刚-柔耦合系统动力学仿真分析模型，验证了车辆的动力学性能和车轴的动荷载。分析结果表明:17 t轴重的新型内轴颈高铁车轴的质量为273.6 kg，比同轴重传统外轴颈高铁车轴的质量低约30%；内轴颈高铁车轴各截面疲劳强度的安全系数均大于1.66，临界安全截面转移至轴颈与轮座之间的卸荷槽及轴颈与轴身之间的过渡圆弧区域；采用内轴颈车轴的高速动车能够以350 km·h-1的速度稳定通过半径为5.5 km的曲线线路，主要动力学性能指标优良；在选定曲线通过工况下车轴所承受的动载荷均能被设计极限载荷包络，据此开展的车轴结构设计和强度分析是稳健的。可见，内轴颈高铁车轴在实现高速列车轻量化设计方面有显著的技术优势，且高速适应性较好，在高速列车领域的发展和应用潜力巨大。      

快速与重载车辆轮轴铁道车辆车轴强度设计方法

阐明了《铁道车辆车轴强度设计方法》的适用范围;提出《铁道车辆车轴强度设计方法》中车轴强度计算的载荷工况、许用应力,介绍了载荷工况和许用应力的确定方法;提出了车轴截面应力计算方法和3种材料的许用应力。（本文有删节）     

基于应变模态的车轴动应力仿真计算

基于动车组的动车车轴和拖车车轴的应变模态分析结果,结合线路实测数据,运用模态叠加法对动车组车轴进行了动应力的仿真计算,得出了两种车轴上相应测点的应力时间历程,并与线路测试数据进行了比较．结果表明：经过仿真计算得到的测点应力时间历程与实测结果比较吻合,从而验证了将应变模态与测试数据结合计算动应力的可行性,可以进一步开展疲劳强度分析．     

基于有限元方法的高速变轨距转向架车轴磨损分析

针对高速变轨距转向架在运用过程中出现的车轴异常磨损问题,分析了造成车轴异常磨损的原因。基于Archard理论模型,推导了变轨距转向架车轴表面磨损量的计算公式;运用有限元方法,利用HyperMesh与ANSYS软件联合仿真,建立车轴-滑动轴承的有限元分析模型,研究了垂向载荷、车轴-滑动轴承间隙配合值对车轴磨损量的影响。变轨距列车时速为250 km/h时,计算结果表明:垂向载荷以及车轴-滑动轴承间隙配合值越大,车轴表面磨损也越严重;当车轴-滑动轴承间隙配合值为0.15 mm且车轴端部受到垂向载荷110.31 kN作用时,列车运行30万km后车轴的表面磨损量最高达0.480 mm。     

森铁客货车车轴的疲劳寿命分析

允许带裂纹的车轴在一定限度内继续使用是一个新的研究课题,而考虑车轴的疲劳破坏特征来设计和预测车轴的寿命也是生产中的迫切要求。为此,本文根据目前在国际上采用的两种计算车轴的标准,即西欧标准和日本标准并结合我国森铁车辆的特点编制了其车轴的结构疲劳寿命分析程序,并用此程序对牡丹江林业机械厂生产的客、货车车轴进行了结构疲劳寿命分析。     

轴箱内置型铁路车轴疲劳性能与寿命评估

开展了EA4T合金钢材料的低周疲劳试验、旋转弯曲高周疲劳试验与裂纹扩展速率试验, 考虑载荷类型、表面质量与尺寸系数等因素, 修正了标准小试样疲劳极限以预测全尺寸车轴的疲劳性能; 建立了轴箱内置铁路车轴(内箱车轴) 的有限元模型, 分析了内箱车轴与传统轴箱外置铁路车轴(外箱车轴) 临界安全部位的差异; 基于安全寿命设计理论, 结合修正的线性Miner疲劳累积损伤准则和载荷谱, 研究了内箱车轴的疲劳强度与服役性能; 分别采用Paris公式、NASGRO方程和LAPS模型拟合了裂纹扩展速率曲线, 基于损伤容限设计方法估算了内箱车轴和外箱车轴的裂纹扩展寿命。研究结果表明: 标准小试样的疲劳极限明显高于全尺寸车轴, 其疲劳极限均值分别为369、286 MPa; 与传统外箱车轴相比, 由于加载位置的改变, 内箱车轴的临界安全部位从卸荷槽处转移至轴身中部; 内箱车轴疲劳总寿命为2.5×1012 km, 满足30年服役寿命的设计要求; 但是在运输或服役过程中车轴表面不可避免会存在缺陷, 缺陷处存在严重的应力集中, 为裂纹的萌生和扩展提供了便利条件, 使车轴疲劳寿命大幅降低; 当车轴临界安全部位的裂纹深度扩展到5 mm时, 内箱车轴和外箱车轴的剩余寿命分别仅为3.2×105、2.0×105 km, 应根据无损探伤精度合理制定无损检测周期, 确保车轴安全服役。      

机车轮对温差法装配过程三维弹塑性模拟

用有限元方法对机车轮对温差法装配过程进行了三维弹塑性模拟,分析了车轮与车轴中的等效应力和接触应力的分布以及轮对的塑性变形,探讨了轮毂配合间的边缘应力集中问题,对轮对过盈配合的设计具有一定的指导意义.     

机车轮对温差法装配过程三维弹塑性模拟

用有限元方法对机车轮对温差法装配过程进行了三维弹塑性模拟,分析了车轮与车轴中的等效应力和接触应力的分布以及轮对的塑性变形,探讨了轮毂配合间的边缘应力集中问题,对轮对过盈配合的设计具有一定的指导意义.     

重载调车机车转向架动力学分析及改进措施的研究

常规的干线机车转向架不适应小学生曲线上的调车作业,随着机车轴重的增加,这一问题将更加突出,文中介绍了山区型内燃机车及重型工矿车及重型工矿机车的转向加的技术特点主试验结果,对重载调车机车转向架进行了动力学分析计算,并对其改进措施进行了研究,理论及试验结果均表明,通过采用滚子摩擦旁承改进措施,可改善机车曲线通过性能,因此,在发展重载高车机车时,应充分借鉴ＤＦ７Ｄ及ＧＫＤ４型机车转向架的经验,通过理论分     

高速机车制动温升对轴盘配合的影响

利用ANSYS建立了高速机车轴盘制动装置热量传递模型,计算了接触面热阻、间隙导热系数和表面传热系数,研究了其温度场分布特性,分析了制动生热对轴盘制动装置过盈配合的影响。计算结果表明:合理的制动盘和盘毂间隙能增大热阻,减小温度对过盈配合的影响,在结构允许范围内,建议合理的设计单边间隙为0.5~1.5mm;制动结束时刻,选择合理的盘毂厚度可使过盈面平均接触压力减小5.9%~6.6%,以降低温度对过盈配合的影响,建议盘毂合理厚度为8mm。     

机车轴悬式电机悬挂齿轮副变形的三维有限元分析

本文用三维有限元方法对东风_4型内燃机车的整个牵引电机传动系统进行了计算。其计算模型利用假想的二力杆连接齿轮副的啮合点,人为地造成了均匀传递啮合力的力学条件,从而计算出了合理的齿轮修形量。     

机车和柴油机零部件变形及应力的计算机分析

本文用现代数值计算方法对机车和柴油机的主要零部件如曲轴、连杆、活塞、气缸盖、气缸套、机体、车体、转向架构架、辅等的变形和应力进行了分析,阐述了计算模型的建立、边界条件的处理和作用载荷的确定等,并对计算结果与实测作了对比。     

运营铁路机车计算速度的选择

本文以机车计算速度为设计变量，以投入（万吨公里相关运输成本）最小，产出（机车生产率）最大为双目标函数，采用多目标优化技术在微机上求出了我国主型机车的经济计算速度，可供运营与设计部门选择机车计算速度及制订铁路主要技术政策确定速度、重量、密度关系参考。     

低轮轨力转向架车轮辐板形状优化的可行性研究

增加列车轴重是提高铁路货运能力的一种有效手段,但货车轴重的增加,必然引起一系列的强度问题。采取把车轮直径由840mm增大为915mm,可以保证强度要求,但也增加了轮对死重。本文探讨了一种在不增加轮径的前提下,仅通过对车轮辐板进行形状优化,就可使其在25t轴重下可靠工作的优化设计方法。结果表明,对车轮轮辐断面形状优化后,可较大幅度地降低其温度应力,有可能使840mm车轮在25t轴重下的应力接近甚至低于原结构在21t轴重下的应力水平。     

基于Monte Carlo法的多车道公路桥梁车流模拟

在分析实测车辆数据的基础上,确定了模型车辆、车重、车头时距等交通特征的分布类型及参数.采用Monte Carlo法进行随机抽样,自编MATLAB程序,对自由车流进行模拟,得到车重、轴重在桥梁上的纵横向分布及其随时间变化情况;讨论了车辆占用车道不均匀系数的3种不同情况,发现轴重在桥上均呈多峰分布,峰值相近,但出现频率差异...     

机械零部件失效相依方向可靠性模型

为判定机械结构系统可靠性工程中相关性失效的相依方向,在线性回归背景下,根据线性相关系数的特性,建立了可靠性变量判定模型.应用Copula回归函数,将该模型扩展到对一般非对称型相关结构可靠性的相关性失效方向判定,并应用于判定机车设备转轴的磨损失效和变形失效相关性失效方向,得到其磨损量偏度系数、变形量偏度系数分别为2.362×10-6和9.665×10-33.研究结果表明,磨损失效占有主导地位,与实际转轴的主要失效形式一致,验证了该模型的有效性.