转K7型转向架承载鞍结构优化及动力学性能研究

转K7型转向架是我国至今唯一投入商业运用的货车副构架式径向转向架。为进一步提高转向架的运行性能,对转K7型转向架与U形副构架铸造一体式的承载鞍系统进行了优化。分离U形副构架和承载鞍功能,设置独立的承载鞍和承载鞍弹性垫。现采用理论分析、动力学仿真计算和线路试验验证的方法对优化承载鞍系统转向架的动力学性能进行了系统研究。仿真结果表明当承载鞍弹性垫刚度在30MN/m以上时,对转向架动力学性能基本无影响,仅起定位板或磨耗板的功能;动力学试验表明承载鞍系统优化后车辆整体动力学性能得到改善。     

转K7型转向架副构架优化设计

以转K7型转向架副构架质量为目标函数,以C级铸钢的静强度为约束条件,根据.TB/T1335-1996所规定的货车转向架部件强度的试验载荷,对副构架进行结构优化设计,采用降低弯矩和变形量的设计方法,以提高副构架结构的静强度.优化方案副构架最大等效应力较原方案降低13.96%～34.69%,结构刚度和应力趋于均匀,副构架静强度满足设计要求.     

主副构架铰接的主动径向转向架曲线通过性能研究

开发了一种主副构架弹性铰接的新型城市轨道交通车辆转向架,其轮对定位采用不对称悬挂,主构架上轮对纵向定位刚度小,副构架上轮对纵向定位刚度大。此新型转向架具有主动径向功能:转向架正向通过曲线时,作动器动作使得副构架相对主构架产生弯折角,并带动其轮对处于径向位置,提高了曲线通过性能;转向架反向通过曲线时,利用主构架轮对自身的导向特性实现曲线通过。此种转向架的曲线通过性能大大提高,并同时兼顾了其直线运行稳定性。     

城市轨道交通简支梁桥桥墩纵向水平刚度限值研究

在考虑不同轨温幅度变化,且不考虑梁端铺设钢轨伸缩调节器的情况下,采用强度指标及变形指标对地铁简支梁桥桥墩纵向水平刚度限值进行研究。结果表明:线路纵向阻力参数、列车制动荷载和轮轨黏着系数对桥墩纵向水平刚度限值的影响较大。在1.8倍列车荷载下,采用0.164摩擦因数时,建议30 m简支梁单双线制动工况下桥墩纵向水平刚度限值分别取100,180 kN/cm;35 m简支梁桥墩纵向水平刚度限值分别取150,220 kN/cm。采用0.250摩擦因数时,建议30 m简支梁单双线制动工况下桥墩纵向水平刚度限值分别取250,500 kN/cm;35 m简支梁桥墩纵向水平刚度限值分别取300,500 kN/cm。由于该计算结果为理论分析结果,采用的阻力参数、荷载参数等与实际是否相符合还需要进一步验证。     

Hypermesh与ANSYS在构架有限元计算中的应用

介绍了利用Hypermesh和ANSYS进行构架有限元仿真的方法。利用Hypermesh建立了某机车转向架构架的有限元模型,参照TB/T 2368-2005《动力转向架构架强度试验方法》,对该构架进行了工况定义和载荷计算,主要包括超常载荷工况和主要运营载荷工况。利用ANSYS进行有限元计算和结果后处理,绘制了构架疲劳强度的Goodman图,完成了对该构架静强度和疲劳强度的评估。结果表明,该构架的静强度和疲劳强度均满足要求。该方法表明,利用Hypermesh与ANSYS进行结构强度仿真分析,简单、高效,适合广泛采用。     

压剪复合型橡胶弹性车轮有限元分析

根据橡胶弹性车轮的刚度设计原则,以轴重16 t,φ860 mm轮径,设计运行速度100 km/h为目标,对压剪复合型橡胶弹性车轮进行有限元分析,研究在预压装和不同载荷下橡胶的变形状态,以及橡胶弹性车轮的径向、横向刚度和综合变形刚度,与刚度实际测量结果进行对比,并进行噪声对比测试,以获取合理的结构设计,达到满意的减振降噪效果。     

20 t轴重米轨集装箱平车车体设计

介绍出口20 t轴重米轨集装箱平车的设计要求、总体结构和主要技术参数，重点阐述车体组成部件底架、集装箱锁闭装置的设计。对车体垂向弯曲刚度、车体静强度和锁闭装置的静强度计算结果表明：在额定载荷及超过额定载荷50%工况下，车体下挠均不大于10 mm，在车体预上挠10 mm～14 mm的工艺设计条件下，车体未出现下挠，挠跨比小于1/700；在额定载荷与纵向力合成工况下，车体最大应力点出现在装载2只20 ft集装箱在重车顶车工况下的侧梁下翼面处，应力为254 MPa，小于材料许用应力；在超过额定载荷50%工况下，车体最大应力小于材料屈服应力，车体未发生永久变形和裂纹。在不同载荷作用下锁闭装置产生的应力，均小于材料许用应力。整车的限界通过试验、车体强度试验结果均符合要求。     

27 t轴重副构架式径向转向架的研制

介绍了27 t轴重副构架式径向转向架的研制过程、主要技术参数、主要结构及关键技术。分析计算及试验情况表明,27 t轴重副构架式径向转向架具有优异的低动力性能和对线路的适应性,能够满足我国铁路货车重载运输的需要。     

单轴转向架焊接构架疲劳强度及模态分析

根据TB/T 2368-2005《动力转向架构架强度试验方法》,采用有限元方法对构架进行强度校核。针对单轴转向架的结构特点,设计了4种超常载荷工况来对构架做静强度评定;设计了9种运营载荷工况,利用Goodman疲劳极限图对构架的疲劳强度进行校核。最后对构架做了模态分析。结果表明构架的强度、刚度均满足车辆运行要求。     

货车日字形焊接构架扭转刚度研究

将货车转向架日字形焊接构架简化为等截面直梁组成的模型,通过考察各梁在扭转载荷下的变形分布,研究降低构架扭转刚度的措施,并采用有限元方法对理论分析结果进行了验证.计算表明将鱼腹形端梁变为平直形端梁后,构架扭转刚度降低0.38%;降低侧、横梁中央截面高度后,构架扭转刚度降低8.4%;随着侧梁上盖板和横梁下盖板开槽宽度的增加,构架扭转刚度呈线性下降趋势.分析结果表明构架端梁的结构型式对构架扭转刚度影响不大;构架侧梁上盖板开槽虽能降低构架扭转刚度,但将引起局部区域较强的应力集中;横梁弯曲、扭转刚度对转向架构架扭转刚度有较大影响,将横梁截面由闭口变为开口能够显著降低构架扭转刚度.     

32t轴重机车横向止挡参数优化分析

为了研究一、二系横向止挡非线性特性对32t大轴重机车动力学性能的影响,基于多刚体动力学软件SIMPACK建立了6轴机车动力学模型,在实车模型基础上通过对机车在不同工况下运行的动力学性能进行分析,得到横向止挡弹性间隙和止挡刚度的合理范围。研究结果表明:通过考察稳定性、直线运行性能和曲线通过性能,可以得出一系端轴横向弹性间隙和止挡刚度分别在1～3mm以及5.0～10.0MN/m范围内;一系中间轴弹性间隙取16～20mm,二系横向止挡间隙和刚度分别在10～12mm以及4.0～8.0MN/m范围内。     

几何参数对副构架径向转向架动力学性能影响的研究

比较了两种典型副构架径向转向架径向机构的不同点,通过分析副构架式径向转向架交叉杆水平面内的受力情况,建立转向架等效模型,解方程组得到其等效剪切刚度关于交叉杆横向安装跨距的函数表达式,分析出交叉杆几何参数对转向架动力学性能的影响,并通过SIMPACK仿真模型计算验证。     

影响转K6型转向架动力学性能的2个主要因素分析

采用动力学仿真分析和线路动力学试验相结合的方法,研究一系橡胶垫定位刚度对转K6型转向架运动稳定性的影响。采用实验室实验和线路动力学试验相结合的方法,研究侧立柱磨耗板与斜楔摩擦副的匹配对配装转K6型转向架车辆垂向振动加速度的影响。结果表明,转K6型转向架每轴箱橡胶垫的纵、横向刚度应分别在14 MN/m1、2 MN/m以上时方能满足转K6型转向架最高商业运营速度的要求。装用高分子复合材料主摩擦板的ADI组合式斜楔与T10钢立柱磨耗板摩擦副具有较优的摩擦磨损性能,较理想的摩擦系数和良好的动力学性能,建议转K6型转向架摩擦减振装置的摩擦副采用装配高分子复合材料主摩擦板的ADI组合式斜楔对T10钢立柱磨耗板的方案。     

温度作用下轨道板与CA砂浆离缝对CRTSⅡ型板式轨道的影响分析

轨道板与水泥乳化沥青砂浆离缝是CRTSⅡ型板式无砟轨道的主要伤损形式之一,水泥乳化沥青砂浆具有支承、缓冲、传载等作用,离缝将影响无砟轨道的变形与受力。基于弹性地基梁体理论和有限元方法,建立了路基上CRTSⅡ型板式无砟轨道有限元模型,分析在温度荷载和自重作用下不同离缝长度以及产生离缝后CA砂浆层参数对轨道结构的影响。结果表明:轨道板的翘曲位移及纵向应力均随着离缝长度增大而增加;当离缝长度超过1.95 m时,轨道板的翘曲变形及纵向应力都急剧增大,建议轨道板与CA砂浆层离缝长度不宜超过1.95 m。     

多跨简支梁桥上Ⅲ型板式无砟轨道制动力传递规律研究

为探究列车制动荷载作用下轨道、桥梁结构纵向受力特性及其影响因素,基于有限元法和梁-板-轨相互作用原理,建立多跨简支梁桥上CRTSⅢ型板式无砟轨道无缝线路空间耦合模型,对列车制动荷载作用下结构纵向受力特性、传递规律及其影响因素进行分析。结果表明:以全桥列车制动加载作为计算轨道及桥梁结构制动受力与变形时的最不利工况是偏安全的,并应以有载侧计算数据进行检算;桥上扣件需依据轨道板快速相对位移试算结果进行比选, WJ-8型小阻力扣件可适用于多跨简支梁桥且有较大安全冗余;桥上采用小阻力扣件或墩顶纵向刚度较小时均会使得列车制动荷载作用下的轨道板快速相对位移较大,不利于扣件的长期服役;轨道和桥梁结构制动检算过程中建议将桥跨数简化为10～15跨;需保证土工布隔离层的滑动性能,且应将其摩擦系数应控制在合理范围内。     

基于刚度退化的框-剪结构受力性能研究

根据模型试验数据确定各变形阶段框架与剪力墙的实际刚度,针对4种典型工况,分别采用框架与剪力墙刚度退化系数计算刚度退化后的各楼层刚度,再沿结构高度方向加权平均得到结构真实刚度。基于协同工作原理提出一种考虑结构刚度退化计算框-剪结构的适用方法,通过算例分析了结构的受力性能。研究结果表明:考虑结构刚度退化后,结构自振周期增加,刚度减少,侧移增大,总框架承担总剪力的比例增加,《规范》对框架承担剪力的调整是有必要的。     

客运专线土工格室复合基床的试验研究

研究目的:在列车荷载的重复作用下,基床结构永久变形是轨道结构几何尺寸恶化的重要因素之一。采用土工格室复合基床结构可以强化基床表层强度和刚度,以满足特殊路段基床结构的需要。研究方法:本文介绍了适用于客运专线的土工格室复合基床结构的4组动态模型试验。试验在室内填筑了宽7m、长4m、高1．05-1．55m的路基基床模型,采用5 Hz、20-140kN动荷载模拟列车荷载,每组重复加载150万次以反映列车对路基基床的重复荷载作用。为验证室内试验结果,在秦沈线进行了现场动态试验。试验结果表明, 土工格室可均化基床、路基的动静应力分布,明显降低基床和路基的弹性和永久变形,减少运营维修养护工作量,且格室越高效果越好。研究结论:通过与现场试验结果对比,30 cm厚的土工格室复合基床表层基本能够满足客运专线对基床刚度和变形控制的要求。     

The Methodology Research on the Test and Evaluation of Static Stiffness of Elastic Pads in Elastic Separated FastenerEI北大核心

Research purposes: In order to explore the reasonable test and evaluation methods of the static stiffness of the elastic pads in elastic separated fastener, the influences of various factors on the static stiffness of the elastic pads were tested and analyzed by single factor test, a reasonable static stiffness test plan for the elastic pads was proposed. Besides, the evaluation suggestions for static stiffness of rail pad and baseplate pad were analyzed in terms of the installation state of the elastic separated fastener. Research conclusions:(1) The test of the static stiffness of elastic pad should include two stages: preloading stage and formal loading stage. Firstly, the elastic pad shall be preloaded with no less than 2 times at a loading rate of 3-5 kN/s, and the preloaded maximum load shall be at least 10 kN higher than the static stiffness test load range of the elastic pad. Then, formal loading is supposed to be carried out at least 3 times with a loading rate of 1~2 kN/s, and at both ends of the load range the load should be maintained for 90 s, which could be shortened to 60 s in special case when the load is less than 100 kN. Finally, the static stiffness of the elastic pad is calculated by the average value of the three test results. (2) The evaluation methods of static stiffness of rail pad and baseplate pad are dissimilar. The static stiffness of the rail pad could be evaluated by the secant stiffness in the range of 20~70 kN, while the evaluation of static stiffness of baseplate pad should be processed in terms of the reasonable static stiffness test load range of baseplate pad determined by the installation torque of anchored bolt. (3) This research results can be applied in the test and evaluation of static stiffness of rail pad and baseplate pad in elastic separated fastener. © 2018, Editorial Department of Journal of Railway Engineering Society. All right reserved.