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。