地铁扣件DI弹条安装受力分析及工艺优化改进研究

为了整治地铁扣件DI弹条扣压力不足、疲劳断裂、锈蚀等病害,通过建立DI弹条扣件系统有限元模型进行安装状态受力特性分析,同时对弹条生产的原材料、工艺参数、表面处理方式等进行优化改进,最后对采用新工艺生产的DI弹条进行扣压力、疲劳试验和盐雾试验,验证了优化措施的有效性。研究结果表明:弹程为10. 5 mm时,弹条最大等效应力值为1 400 MPa,发生在弹条后拱小圆弧内侧,此区域为弹条关键受力区;相比60Si2Mn,采用60Si2MnA弹簧钢为原材料的弹条扣压力从8. 17 k N提高至8. 79 k N,疲劳次数从503万次提高至541万次。最优的弹条生产工艺参数为:加热温度应为930～1 020℃,淬火温度应≥830℃,淬火介质应为32号机油,淬火介质温度应为60℃±20℃,回火设备应为网带式连续回火炉,回火温度为500～550℃。弹条表面经多元合金共渗处理后的综合性能最好。     

高速铁路弹条疲劳对其扣压力的影响

高速铁路弹条长期在循环荷载作用下工作,不可避免地出现疲劳,弹条的疲劳将对其扣压力产生影响。本文以WJ-7型扣件弹条为例,首先对弹条进行静力试验分析,运用应变电测法测量出弹条在不同的安装预紧力作用下其危险部位的等效应力大小,得出弹条较为合理的安装预紧力为25 kN;然后使用疲劳试验机对弹条施加3种循环荷载分析其扣压力的损失,并根据疲劳试验结果给出了不同循环荷载作用下弹条扣压力与弹条中圈位移间的关系式。     

120km/h地铁快线“e”型弹条断裂原因分析

为分析"e"型弹条的断裂规律、断裂主要原因、断裂位置,为今后"e"型弹条的养护及维修提供指导。以A型车120 km/h快速线路为对象,通过现场实测的方法,对测得的数据进行分类统计,对比分析弹条安装状态、固有特性与动力响应,得到弹条断裂规律与原因:(1)弹条断裂位置集中在后拱小圆弧及前拱大圆弧两处,弹条断裂多发生于速度80 km/h以上曲线地段,且多位于曲线下股;(2)过安装是引起弹条断裂的原因之一;(3)引起弹条断裂的主要原因为短波波磨,短波波磨激发高幅值高频激振力,进而诱发弹条共振,降低弹条疲劳寿命,最终导致弹条发生疲劳或脆性破坏。     

弹条折痕对DI弹条大圆弧断裂的影响北大核心

为研究地铁DTⅥ2型扣件DI弹条大圆弧存在折痕后弹条大圆弧发生异常断裂的影响因素,分别建立大圆弧无折痕、有折痕两种DI弹条模型,代入精细化扣件系统有限元模型,考虑不同线路形式、车速组合设置12种工况进行动力学仿真计算,对比分析折痕对DI弹条应力分布的影响,并按照第四强度理论分析弹条的安全性。结果表明:各工况下,弹条无折痕时,最大Mises应力均出现在前拱小圆弧内侧,未达到弹条材料的屈服强度,弹条没有发生断裂的风险;弹条有折痕时,最大Mises应力均出现在弹条折痕位置,产生应力集中;弹条铺设在小半径曲线区段或列车运行速度大于等于120 km/h时,在列车周期性冲击荷载作用下,弹条在折痕处有异常断裂风险。弹条生产厂家应调整生产工艺,消除弹条出厂初始缺陷,确保弹条平滑。     

Ⅲ型弹条扣压力测试方法

现有e型弹条扣压力测试有2种方法:通过加载使弹条向下产生一定位移时进行测定(方法1);通过提升使弹条向上产生一定位移时进行测定(方法 2)。分别采用2种方法测试不同安装距离下Ⅲ型弹条的扣压力并分析扣压力与安装距离的关系。结果表明:采用方法 1时安装距离为8,10,20 mm测得的弹条扣压力均满足标准要求,弹条扣压力随安装距离的增大而增大;采用方法 2时安装距离为8,10 mm测得的弹条扣压力满足标准要求,安装距离为20 mm时不满足要求,弹条扣压力随安装距离的增大而减小。采用方法2进行扣压力测试时须严格保证弹条与安装座距离处于8~10 mm。     

地铁扣件e型弹条受载特征分析

为了科学探究地铁扣件e型弹条真实受载情况下的受载特征,基于DTⅢ型扣件系统建立e型弹条精细化三维有限元模型,结合金属材料塑性变形和断裂机理研究中的应力状态参数概念,计算分析正常安装状态与共振状态下弹条的断裂危险位置和断裂类型.研究结果表明:弹条现场断裂位置普遍出现在小圆弧与中肢连接处,弹条在正常安装状态下其等效应力最大...     

高速铁路扣件系统弹条疲劳性能研究

高速铁路扣件长期在动载作用下工作,为保证其正常使用,对扣件系统中的弹条进行疲劳性能研究是非常有必要的。本文通过考虑弹条与扣件系统其他部分之间的接触作用,对X2型弹条在不同扣压力作用下的静力及疲劳性能进行了研究,获得了弹条在不同扣压力下的应力特征,重点研究了疲劳荷载作用下弹条的疲劳寿命及疲劳破坏危险点位置。考虑钢轨横向力的作用,计算分析了考虑水平力作用下的弹条疲劳寿命,并对荷载频率对弹条性能的影响进行了讨论。     

高速铁路用38Si7弹条疲劳失效原因分析

针对38Si7弹条疲劳断裂失效的问题，通过显微组织及断口分析、硬度测试、脱碳层测定等分析其断裂原因。结果表明：弹条的微观组织为回火屈氏体，残余铁素体不大于2级，组织无异常问题；通过优化轧制过程工艺参数将轧材表面完全脱碳层深度降低69%，未能有效提高成品弹条疲劳寿命；裂纹源来自表面压痕，开裂位置为弹条尾部支点，压痕缺陷是导致弹条断裂的最主要原因。经过优化成型模具，消除了弹条表面压痕，提高了成品弹条的疲劳寿命。     

高速铁路无砟轨道扣件弹条失效标准研究

首先分析了影响弹条失效的主要因素弹条扣压力。然后根据扣压力与钢轨纵向阻力和钢轨倾翻量的关系,分别计算出钢轨纵向阻力在限制工况下和钢轨倾翻工况下弹条扣压力的限值。再进一步结合弹条的关键参数,并考虑在现场可以简单快捷检测,将弹条的弹程和直径作为弹条失效的判定指标,其中弹程的限值为9 mm,直径的限值为12.5 mm。最后通过对失效弹条进行的钢轨纵向阻力试验和组装疲劳性能试验以及对现场服役弹条的抽测,验证了所提弹条失效标准是合理的。     

高速铁路用WJ-8型扣件弹条模态特征试验研究

高速铁路无砟轨道在钢轨波浪形磨耗或车轮多边形磨耗等影响下扣件产生共振导致弹条断裂的情况时有发生。WJ-8型扣件是我国高速铁路无砟轨道结构常用扣件,为了分析其弹条断裂损伤机理,采用锤击激励法对扣件弹条的模态特征进行了试验研究。结果表明:标准安装状态下WJ-8型扣件配套使用的W1型弹条在0～1 000 Hz频率范围内具有2阶模态,第1阶模态振型为弹条两侧肢以扣压端和支承端为支点反对称外翻振动,两侧肢的振动方向相反,第2阶模态振型为弹条两侧肢以扣压端和支承端为支点对称外翻振动,两侧肢的振动方向相同;弹条固有频率波动与安装状态有关,可通过调整弹条安装状态,避免弹条在轮轨的高频激励下产生共振,从而减轻弹条伤损。     

地铁车辆段大间距立柱式检查坑轨道受力特性研究

为明确车辆段库内扣件大间距立柱式检查坑轨道的受力特性,基于有限单元法,研究不同扣件间距对轨道受力变形的影响;通过ANSYS与LS_DYNA建立车辆-轨道耦合动力学模型,对实际列车动荷载下的轨道受力变形进行计算;建立扣件锚固螺栓精细化有限元模型,进一步分析螺栓的受力情况.结果表明:(1)在列车静荷载作用下,随着扣件间距增...     

现代有轨电车新型扣件系统研究

针对现代有轨电车轨道系统特有结构特点,文章开展现代有轨电车新型扣件系统设计研究。新型扣件系统采用有挡肩弹性不分开式结构,优化扣件受力状态,结构简单。基板采用非金属材质,提高绝缘和防腐性能,延长扣件使用寿命,增设防松垫圈,持续为螺帽提供压紧力,防止螺栓松动。针对现代有轨电车新型扣件系统,建立有限元分析模型,对新型扣件系统进行力学特性分析。基于设计方案,进行厂内试制,完成扣件各零部件和组装状态下的现场试验。理论研究和试制试验均表明,该扣件系统安全可靠,各项指标均满足规范要求,适用于现代有轨电车轨道系统。     

基于RFID技术的扣件紧固状态检测系统的研发

针对目前铁路扣件紧固状态快速智能检测手段的不足,基于射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术开展扣件紧固状态检测系统研发。通过对RFID供能传输方式和扣件紧固状态传感器的设计开发,构建全新的扣件紧固状态快速检测系统,并根据现场需要分别提出便携式采集设备方案和车载式采集设备方案。该系统现场无需布置电源线和数据线,可以实现20 km/h速度下的扣件紧固状态快速检测,检测量程为0~20 kN,检测精度为5 N,可对检测数据进行评估和对报警信息予以多级发布。与传统人工检测方式相比,该系统具有检测速度快、检测精度高、数据可靠、安装便捷等优点。     

时速160 km城市快轨有挡肩扣件研究

为满足城市快轨交通高平顺性、高稳定性、少养护量的要求,在吸收高铁及城际铁路轨道先进技术的基础上,开展城市快轨有挡肩扣件的设计研究:(1)采用有挡肩、螺栓的结构,优化了扣件的受力状态,进而提高轨道强度和稳定性,可有效解决以往地铁扣件存在的病害,大大降低养护维修工作量;(2)扣压件采用国铁Ⅱ型弹条和新型小阻力弹条,可实现不同的扣件纵向阻力,满足地下线、高架桥等不同工况的使用要求;(3)通过优化扣件结构和主要部件的尺寸,有效降低了扣件的造价。理论计算和试验结果表明,该有挡肩扣件性能满足时速160 km城市快轨的运营要求,达到了预期效果。     

城际铁路桥上纵向承台式无砟轨道扣件系统关键参数研究

为研究城际铁路纵向承台式无砟轨道扣件系统关键参数取值,基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立客车-无砟轨道-桥梁耦合动力学模型,分析扣件刚度、扣件间距对桥上无砟轨道系统动力响应的影响规律,并基于层次分析法,对桥上无砟轨道系统动力特性进行综合评价。结果表明:随着扣件系统刚度增大,钢轨垂向位移减小,车体振动加速度、轮轨垂向力、轮重减载率和桥梁振动加速度均增大;随着扣件间距的增大,轮轨垂向力减小,车体振动加速度、轮重减载率、钢轨垂向位移和桥梁振动加速度均增大;综合考虑轨道变形以及工程造价,建议扣件系统刚度为50～80 kN/mm,扣件间距为0.6～0.7 m。     

3Cr13道岔融雪弹性卡断裂分析及对策

3Cr13电加热道岔融雪弹性卡在使用中发生断裂,分析断裂弹性卡化学成分,对其断口进行宏观和微观观察,结果表明断裂的原因为腐蚀性介质环境和交变应力共同作用下形成的多源疲劳和应力腐蚀。提出优化弹性卡结构、使用偏碱性防腐涂料对3Cr13弹性卡进行表面处理的应对措施。     

凹形竖曲线上梯形轨道的稳定性研究

为了研究凹形竖曲线上梯形轨道的稳定性,以某城市轨道交通线为例,建立梯形轨道在凹形竖曲线上的叠合梁模型,计算分析在温度荷载、列车垂向荷载和制动力作用下,梯形轨道在凹形竖曲线上的力学特性以及扣件纵向阻力和缓冲垫刚度对轨道结构受力和变形的影响规律。计算表明:由于凸挡台的限位作用,轨道结构在竖曲线上较为稳定;扣件的纵向阻力对钢轨的纵向位移影响较大,为限制钢轨的纵向位移可适当增加扣件的纵向阻力;凸挡台缓冲垫刚度的提高能有效控制钢轨的纵向位移,但会减小缓冲作用,故应合理控制缓冲垫的刚度。     

弹性钢轨扣件轨道的轮轨作用力分析

采用弹性钢轨扣件是城市轨道交通轨道减振的最基本措施.为分析弹性钢轨扣件轨道的轮轨作用力,通过建立地铁车辆一弹性扣件动力分析模型,分析了扣件刚度、列车运行速度等对轮轨作用力的影响.对于弹性钢轨扣件的轨道结构,合理降低扣件刚度,可减小轮轨动力冲击和扣件支点反力,提高减振效果.通过现场测试获得弹性扣件轨道的钢轨垂直力,验证了理论分析结果.