转向架安全吊装结构的断裂原因及改进对策

针对209P型客车转向架摇枕安全吊装结构螺栓孔处发生多起断裂问题,基于安全吊装结构受力分析,对断口进行理化检验,表明断裂为疲劳断裂,起源于应力集中的螺栓孔边缘处。采用有限元软件ANSYS建立安全吊装结构仿真模型并进行应力分析可知,螺栓孔边缘处在正常工况下受力不大,断裂主要与动应力有关。开展模态测试、线路动应力及振动加速度测试等动态试验进一步分析断裂原因,提出改进对策并进行运用考核。结果表明:安全吊座结构1阶模态92Hz与线路主频90Hz相近,引起列车运行过程中安全吊装结构振动放大,使安全吊座螺栓孔处承受较大的纵向交变动应力,导致螺栓孔薄弱处裂纹萌生并不断扩展,直至断裂;在保证安全吊装结构承载能力的前提下,将钢带结构的安全吊更改为钢丝绳结构的安全吊,通过改变安全吊装结构的模态可消除类似断裂问题。     

轮对提吊异常振动分析及改进

针对某地铁车辆的轮对提吊在运用中出现异常振动,且出现个别断裂的问题,对该线路车辆进行振动测试,采用时域、频域和时-频-能量振动信号分析方法,结合有限元模态仿真对异常振动进行原因分析,结果表明,轮对提吊的一阶弯曲频率在300Hz左右,线路存在多处较为严重的波磨,波磨主频主要集中在290～400Hz,波磨振动能量大且部分频率与轮对提吊固有频率接近,导致轮对提吊振动非常大,因此,线路波磨是造成异常振动的原因。以线路试验实测谱作为激励,利用nCode疲劳软件对比分析3种方案的疲劳寿命,结果表明,单纯改变结构对寿命难有质的提升,采用碳纤维新材料能达到无限寿命的设计要求。     

碳纤维复合材料在轨道交通车辆转向架上的应用

分析了现有转向架安全托及安全吊架断裂问题的原因,针对碳纤维复合材料的高强度、高韧性、耐疲劳、耐高温、耐腐蚀、重量轻等优异性能,提出了现役车辆使用碳纤维复合材料安全托的整改方案。以某车型为例,对新型安全托进行冲击和振动疲劳的有限元计算分析,和具体线路的进行往返动应力测试。计算结果和测试结果证明:采用CFRP安全托可以满足运用要求,能缓解并提高安全吊座的使用寿命;而且利用车辆整备时间即可完成整改处理,避免了扣车整改的不利影响。     

铁道车辆污物箱及安装吊座强度与模态分析

列车高速运行时产生的剧烈振动对污物箱等车下吊挂设备及其安装吊座的结构可靠性带来不利影响。在考虑箱体与液体的流固耦合效应条件下,对污物箱及其安装吊座的结构静强度及模态进行仿真计算。计算结果表明,在三向冲击载荷条件下,车下污物箱安装吊座结构的静强度满足设计运用要求,又由于流体的影响,大大降低了系统的固有频率。     

铁路客车转向架构架制动吊座加工工艺改进

通过对铁路25T型客车转向架构架制动吊座加工现状进行分析,并结合实际情况对制动吊座结构及加工工艺进行了优化,解决了现场制动吊座加工振动大、耗时长、加工表面质量差等问题。试验对比表明:对制动吊座结构进行改进后,其加工时间、加工振动及表面质量得到明显改善和提高。     

碳纤维复合材料轨道车辆电气柜体研制

碳纤维增强复合材料具有高比强度、高比刚度和结构可设计性等优点,已成为轻量化工程应用的首选材料.以铝合金电气柜体为原型,设计了碳纤维复合材料电气柜体,进行了静强度计算和模态对比分析,并通过了冲击振动和防护等级试验验证.有限元分析和试验验证结果表明,碳纤维复合材料电气柜体能满足轨道车辆的运行要求,具有良好的轻量化效果,为今...     

一种接触网零部件寿命预测方法探讨

从材料、生产工艺、使用工况等角度分析整体吊弦使用寿命的基本影响因素。通过对未使用的新高铁整体吊弦进行振动疲劳试验,得到试验次数数据,预测其寿命;同时对使用中的旧整体吊弦进行振动疲劳试验,引入偏差修正系数K,计算剩余试验次数,预测其剩余寿命。该方法可为其他接触网零部件如悬吊零件、定位装置中的定位器等的寿命预测提供理论依据。     

转向架非主体结构件模态频率规划与设计验证

针对转向架非主体结构件进行模态频率规划及试验、仿真的方法以解决共振疲劳问题。首先梳理了车轮多边形、钢轨波磨、轨枕通过、P2共振等轮轨激振频率作为频率优化的边界条件并与IEC 61373中的试验频率范围进行了差异对比，给出了构架上设备大于100 Hz和轮对上设备大于250 Hz的模态频率一般建议，并建议基于线路主激振频率按1.414或1.19作为频率间隔参考系数进行模态频率优化。另外对比了某转向架天线梁实测振动量级高于IEC 61373的功能振动试验，说明了车轮多边形对振动量级的影响很大，建议优先采用实测振动量级进行试验并给出了试验方法，并针对缺少实测数据的情况给出了一种基于IEC 61373标准放大的试验量级。最后给出了采用Workbench进行仿真计算的方法，结合转向架管夹座优化示例，通过模态频率计算、随机振动仿真对比分析了结构优化方案的选择，从而实现提高结构寿命的目标。     

基于等效结构应力法的某漏斗车风缸吊座焊缝疲劳寿命研究

以某漏斗车的风缸吊座焊缝为研究对象,按照国内标准、运用等效结构应力法对其进行疲劳寿命评估,结果与焊缝出现破坏的实际运行年限不符。采用俄罗斯标准对该吊座焊缝进行疲劳分析,结果与焊缝出现裂纹的年限相符。在此基础上对吊座结构进行优化改进,结果表明:改进后吊座焊缝的疲劳寿命满足设计要求,运用多年未出现裂纹。     

基于微动理论的整体吊弦损伤机理及优化研究

基于高速铁路接触网整体吊弦的材料和服役工况,结合有限元分析以及试验分析,对整体吊弦的损伤机理进行分析。结果表明:整体吊弦钳压管的结构及压接方式存在不合理处,吊弦的断丝、断股是由于微动磨损和疲劳断裂共同造成的,其中微动磨损在吊弦的断裂中具有重要影响。经多方面考量,提出新型整体吊弦的优化方案,包括改进压接结构,增进吊弦线耐疲劳性,以及改进心形环的结构,避免与接触线吊弦线夹之间摩擦伤线,从源头上提升设计、施工、制造和运维质量,降低零部件失效概率,提高耐久性和可靠性。     

中速磁浮列车复合材料车体设计验证

中速磁浮列车采用PMI夹层复合材料轻量化车体,文章介绍了车体的结构和材料性能特点,通过计算机仿真分析了车体结构强度、疲劳、模态和屈曲性能,并依据复合材料试验标准进行了材料性能检测.结果 表明,该轻量化车体的结构强度、疲劳性能和稳定性均满足设计要求.     

高速铁路接触网动力学响应实验及仿真

对接触网在受电弓/接触网垂向耦合振动过程中的瞬态位移和应力响应进行研究。对某试验接触网进行了动应力测试实验,并与有限元计算结果进行比较,误差在10%以内。利用有限元软件ANSYS建立Re250 0型简单链型悬挂接触网的二维模型,采用模态叠加法进行瞬态仿真分析,得到接触网的位移及应力时间历程。结果说明随着车速提高,接触网振动加剧,动态位移和应力显著增加,对接触网的疲劳和安全可靠性会造成严重影响。     

高速列车车体下吊设备隔振设计及试验研究

针对高速列车车体下吊挂设备振动问题进行研究,根据隔振理论和模态匹配原则确定各主要下吊设备的模态频率范围,设计了下吊设备隔振元件参数。试制产品后,测试车体及下吊设备的振动情况,并对测试结果进行了时域和频域的分析。分析结果表明,根据该下吊设备隔振悬挂参数设计的车辆,在各速度级下都未与车体发生剧烈共振,设备和车体振动情况正常,这表明所采用的设计方法正确,隔振参数设置合理。     

某城际列车齿轮箱结构振动疲劳寿命预测研究

齿轮箱结构是动车组转向架传递动力学的核心部件,近年来,随着我国动车组运行速度的不断提升,载荷频率也随之提高,齿轮箱箱体结构因振动而导致的疲劳开裂现象屡见不鲜.针对高速运行条件下某城际列车齿轮箱箱体结构的振动疲劳问题,采用刚柔耦合动力学仿真的方法进行分析.首先建立齿轮箱箱体结构有限元模型,计算模态并与试验测试的模态结果进行对比验证模型的有效性,然后将齿轮箱箱体做成柔性体,建立刚?柔耦合整车动力学模型,为了考察轨道高频激励对齿轮箱振动疲劳的贡献,在轨道不平顺中加入短波不平顺,以轨道不平顺为激励进行线路运营情况模拟,计算对比了原结构和改进方案的疲劳寿命,结果显示改进结构的疲劳寿命较原结构有较大的提升,满足1200万km设计使用寿命的要求.     

动车组变压器柜体的结构强度仿真分析

为评价某动车组变压器柜体的结构强度,文章详细介绍了车辆设备的结构强度评价方法,并基于EN 12663-1:2014标准规定的静载荷工况和疲劳载荷工况进行了仿真计算。采用材料利用系数评价变压器柜体的静强度安全裕量,利用VDI 2230-1:2014标准提供的7个安全系数指标评价螺栓连接安全性,利用DVS 1612:2014标准提供的许用疲劳强度值和焊缝疲劳强度利用系数评价变压器柜体的焊接疲劳性能,采用模态分析得出的固有频率和模态振型特征评价变压器柜体的刚度。结果表明,变压器柜体的结构强度满足标准要求,且具有较高的固有频率,可以规避车体低频振动带来的影响。     

客车车体的试验模态分析

本文介绍了试验模态分析技术在客车车体动态特性研究中的应用。阐述了多自由度系统实模态分析的理论基础上及模态参数识别原理，以冻结的动画振动展示了二等座车车体钢结构及整备状态下车体的主要模态，并对此作了分析。最后就车体动态特性的有关问题，车体的设计优化和结构改进提出了看法。     

基于模态应力的转向架关键悬挂件振动疲劳研究

通过建立构架关键悬挂件振动疲劳分析模型,采用模态叠加法,获得基于模态应力的构架关键悬挂件应力功率谱,并推导出结构应力的概率分布函数,并以IEC 61373标准谱和实测加速度谱为激励,利用线性疲劳损伤准则获得结构振动疲劳寿命。研究结果表明:关键悬挂件结构在IEC 61373三向加速度各激励5 h后,疲劳累积损伤值最大为1.58;在实测武广线加速度激励下,疲劳寿命为297万km;基于模态应力的分析方法能够有效地考虑激励频率与结构自身频率的振动关系,进而获得更准确的疲劳寿命。     

机车车辆车下悬挂箱体设备安装座疲劳寿命仿真优化分析

机车车辆在运行过程中,传递给车下悬挂箱体的随机振动激励与箱体内部结构的固有频率相接近时,会使结构产生共振而发生疲劳破坏。为研究箱体安装座在振动载荷下发生疲劳破坏的原因,基于结构振动疲劳寿命分析方法,采用有限元软件对悬挂箱体结构进行随机振动疲劳寿命分析。然后利用Dirlik法和Miner线性损伤累积准则对箱体设备安装座进行疲劳损伤评估,并对结构进行仿真优化。经分析表明,箱体安装座的疲劳寿命与安装设备的高度、质量以及安装座刚度有关,这些部件参数决定了箱体内部结构的固有频率,从而影响结构疲劳损伤的大小。     

基于频域结构应力法的牵引电机结构振动疲劳分析

牵引电机是动车组动力输出的核心部件。近年来,随着我国动车组运行速度的不断提升,激励载荷频率也随之提高。为保证产品设计的可靠性,牵引电机焊接结构在高频载荷激励条件下的疲劳性能亟待研究。为研究某转向架的侧悬挂式牵引电机结构焊缝疲劳,引入频域结构应力法,设计相关焊接小试件,采用直耦式电动振动试验系统,基于IEC 61373标准2010版本中的随机加速度载荷谱进行随机振动疲劳试验。考虑焊接结构局部细节对其疲劳寿命的影响,建立带焊缝细节的电机壳体有限元模型,采用频域结构应力法对电机壳体结构的疲劳寿命进行预测与评估。研究结果表明：在频域结构应力法采用中值主S-N曲线,结构阻尼系数取0.02计算的疲劳寿命与试验结果比较接近,且疲劳开裂的起始位置也与试验一致。该电机壳体结构的关键焊缝均满足IEC 61373标准中规定的抗疲劳性能要求。该电机结构在实际随机振动疲劳试验过程中未出现焊缝疲劳失效现象,试验结果与分析评估结果一致,验证了电机常用材料Q345E钢结构阻尼选值的合理性及频域结构应力法的有效性,说明频域结构应力法可为我国电机焊接结构的抗疲劳设计提供有效的技术支持。     

提速改造货车底架附属件吊座的改进建议

针对近期提速改造货车底架附属件吊座组成裂纹呈明显上升趋势的问题，在分析故障原因的基础上，从改进吊座组成结构、合理选择焊接材料、落实电焊工艺3方面提出改进建议，以确保提速改造货车运行安全。