高速列车车轮多边形对齿轮箱疲劳寿命的影响

车轮多边形是高速列车运行过程中常见的磨耗现象,该现象使轮轨作用力增大,齿轮箱持续异常振动,并会影响其疲劳寿命.为研究高速列车车轮多边形对齿轮箱疲劳寿命的影响,建立了含有齿轮箱支撑轴承的驱动系统和柔性齿轮箱的刚柔耦合整车动力学模型,采用数值仿真分析方法,通过分析不同车轮多边形幅值下轮轨垂向力和齿轮箱垂向振动加速度确定极端...     

考虑车轮多边形的动车组车轴疲劳寿命预测

以某型高速动车组车轴为研究对象,基于考虑轮轨柔性的车辆轨道刚柔耦合动力学模型、轮对有限元模型和多轴疲劳模型,以实测多边形磨耗为输入,在速度300 km/h下分析了多边形磨耗对车轴疲劳损伤的影响。研究表明：在多边形磨耗的影响下,轮对受载状态剧烈波动并具有显著的周期性,且受载波动情况与多边形磨耗阶次相关。在18阶多边形磨耗影响下,高速动车组车轴的服役寿命降低至22年,小于《铁路动车组运用维修规程》规定的车轴设计寿命。     

快速地铁车辆一系钢弹簧疲劳可靠性优化设计及可靠性增长技术

针对某地铁公司一系钢圆弹簧在使用过程中的疲劳破坏问题,文中以此为研究对象,针对其结构疲劳寿命问题,通过搭建ANSYS Workbench-Fesafe-Isight联合仿真平台,构建了不确定性的弹簧疲劳可靠性分析及优化设计框架。首先,结合线性Miner疲劳损伤理论,在Simpack地铁车辆模型仿真得到的弹簧振动位移-时间历程基础上,对APDL命令流建立的弹簧参数化模型进行疲劳寿命预测;其次,通过代理模型法,构建弹簧疲劳可靠性模型,分析了满载AW2工况下一系钢弹簧疲劳可靠度;最后,以弹簧最长疲劳寿命为目标函数,借助模拟退火算法进行结构优化设计,得到优化后的弹簧疲劳寿命分布。结果表明：满载AW2工况下一系钢弹簧疲劳寿命约58万km,其可靠度为0.979;可靠性优化设计下疲劳寿命优化率高达63.0%,疲劳寿命达到约94万km,确定性优化设计下疲劳寿命优化率达约32.0%,其疲劳寿命约76万km。两种优化方式下弹簧疲劳寿命均得到了提高,并且可靠性优化的疲劳寿命可靠度达到99.0%,比确定性优化的可靠度提高约1.1%,弹簧丝径及有效圈数对疲劳寿命起促进作用,弹簧中径对其起抑制作用,其对疲劳寿命的影响贡献率分别为29.8%,20.2%及8.4%;可靠性优化设计得到的弹簧疲劳寿命最长,按照此方法计算得到的弹簧丝径约为22.46 mm,弹簧中径约为142.00 mm,弹簧有效圈数约为7.36圈,疲劳寿命达到最长。     

A型地铁车辆车轮多边形磨损成因初探

针对国内某A型地铁车辆振动噪声大的情况,对车轮表面状态进行了勘查,发现车轮普遍存在多边形磨损现象。为探寻车轮多边形磨损的形成机理,计算了轮对的自由模态,并开展了车辆零部件的振动试验。研究表明:轮对扭转和1阶弯曲共振模态是车轮多边形磨损形成的主要原因;车辆在通过梯形轨枕轨道时极易激发轮对的1阶弯曲模态,该线路大量使用梯形轨枕轨道是车轮多边形磨损现象频发的环境诱因。     

地铁车辆车轮多边形化形成原因分析

针对地铁车辆车轮多边形化问题,探讨分析车轮多边形化形成原因。提出车轮多边形化是由车轮滚动多周的振动所形成的这一创新观点,并分析车轮多边形化的顶点相位角、主振频率与运行速度之间的关系。以某直线电动机地铁车辆为例,基于建立的多体动力学模型,研究各速度下轮轨垂向力的主导频率,分析易产生车轮9边形化的速度及主导频率特性,指出在72～80 km/h的速度范围内,该直线电动机地铁车辆有形成车轮9边形化的可能。以72 km/h和80 km/h为例,给出此速度下的轮轨垂向力及其主导频率、前转向架直线电动机垂向振动加速度及其主振频率,结果表明两种速度下主导频率分别为39.08 Hz和43.48 Hz的振动有形成车轮9边形化的趋势。指出各速度下的相位角变化,并给出车轮9边形化的示意图。     

地铁车辆端部底架疲劳寿命研究

为了考核某地铁车辆车体的疲劳强度,考虑到现有标准仅提供整车疲劳强度试验标准方案而整车试验周期长耗资大,故而需要通过端部底架的疲劳强度对整车强度形成验证.对某地铁车辆车体建立有限元模型并根据VDV-152:2016建议与BS EN 1999-1-3:2007+A1:2011标准对整车方案进行了疲劳强度虚拟试验;根据端部底...     

基于模态共振原理的重载机车一系钢弹簧结构优化研究

某型重载机车一系钢弹簧频繁断裂,严重威胁了车辆运行稳定性和安全性。为此,建立考虑一系钢弹簧和轮对柔性的重载机车动力学模型,从模态共振和动应力的角度对一系钢弹簧关键参数进行优化分析,形成一套优化方案;此外,开展现场跟踪试验,对优化方案的实际效果进行验证。理论分析结果表明：一系钢弹簧的一阶垂向压缩模态频率(f1)对簧丝直径和弹簧中径的变化较敏感;当f1与车轮多边形磨耗激振频率接近时,易发生模态共振,使钢弹簧的加速度和动应力显著增加;最终优化后钢弹簧的f1为107 Hz,较好地规避了车轮多边形磨耗激振频率。试验结果表明,优化方案可显著降低钢弹簧等效应力。研究结果可为钢弹簧结构设计及优化提供重要参考。     

车轮多边形对车辆曲线运行安全性影响

针对日益突出的车轮多边形问题,为保障车辆通过曲线线路时的运行安全,以某型机车为研究对象,应用ANSYS与SIMPACK联合仿真建立考虑轮对柔性的车辆刚柔耦合动力学模型.采用脱轨系数与轮重减载率等评判指标,通过仿真计算分析比较了车轮多边形阶次与磨耗深度对车辆通过曲线时运行安全性的影响,并且基于评判指标提出了各阶次下车轮多...     

地铁车辆钢弹簧断裂后的扭曲轨道通过安全性研究

针对地铁车辆转向架常见的一系钢弹簧断裂故障,首先从理论上分析了钢弹簧断裂后的参数变化,然后建立了地铁车辆的动力学仿真模型,考虑弹簧端部支撑圈断裂和弹簧中部有效圈断裂两种故障类型,对比分析了故障车辆和正常车辆通过扭曲轨道的各项安全性指标。研究结果表明：钢弹簧断裂对车辆垂向相关的安全性指标影响明显,主要是轮重减载率和脱轨系数,对轮轴横向力影响很小;此外,不同的钢弹簧断裂类型对车辆的安全性指标影响规律类似,但是数值不同;虽然钢弹簧断裂会恶化车辆的安全性指标,但是各项安全性指标均小于相应的限值,满足标准要求。     

转向架钢弹簧表面磨痕深度对其寿命的影响研究

为了研究表面磨痕深度对转向架钢弹簧寿命的影响,针对2种典型的磨痕形式,采用仿真模拟的方法对不同磨痕深度的转向架钢弹簧进行分析,并采用试验测试的方法对仿真结果进行验证。建立不同磨痕深度的弹簧有限元模型,根据试验大纲施加载荷并进行计算,得到其理论剩余寿命;对不同深度的钢弹簧进行疲劳试验,得到其实际寿命,从而对仿真结果进行验证。研究结果表明:内簧和外簧磨损深度在0.2～0.5 mm时,钢弹簧的疲劳寿命基本无影响;内簧磨损深度大于4.0 mm,外簧磨损深度大于1.2 mm时,最小寿命位置会发生转移,转移后钢弹簧疲劳寿命大大减小。     

表面裂纹对阀门弹簧疲劳寿命的影响

本文研究了油淬火回火弹簧钢丝表面裂纹深度时阀门弹簧疲劳寿命的影响。结果表明，弹簧的疲劳寿命随裂纹深度的增加而下降。但当裂纹深度不超过０．０５ｍｍ时，喷丸弹簧及渗氮加喷丸弹簧的疲劳极限均不降低。     

喷丸强化技术对弹簧疲劳寿命的影响

本文从喷丸对弹簧疲劳寿命影响的机理进行了从试验到理论的论述，从各个角度分析了喷丸的作用，并介绍了试验方法。     

不同轨道结构形式下地铁车辆部件振动及应力分析

国内某地铁线路主要存在普通短轨枕整体道床、12 mm弹性短轨枕整体道床、18 mm弹性短轨枕整体道床三种轨道结构形式,为了研究不同轨道结构形式下车辆部件振动加速度及应力的差异,通过现场测试和数值分析的方法,对该地铁车辆部件运行状态及特性进行调查。通过对比测试数据发现,在该线路普通短轨枕整体道床上运行时,车辆部件振动加速度RMS值、一系钢弹簧应力RMS值均超过其他两种轨道结构形式上测试结果的两倍,在不同轨道结构形式下,车辆部件振动加速度、一系钢弹簧应力测试数据的特征峰值频率均与对应区段轨道表面不平顺通过频率吻合。基于线性累计损伤理论,结合一系钢弹簧应力测试结果计算弹簧疲劳寿命发现,在12 mm和18 mm弹性短轨枕整体道床线路运行时,弹簧的疲劳寿命达到设计要求;在该线路普通弹性短轨枕整体道床线路运行时的弹簧疲劳寿命远小于其他两种轨道结构形式下的计算结果,仅9.77万公里。     

铁路D1车轮钢的疲劳可靠性寿命与强度的试验及表征

试验研究D1车轮钢轮辋、轮辐材料的疲劳可靠性寿命和强度。应用Zhao-Yang建立的极大似然法处理疲劳升降试验法耐久性数据,良好地表征了轮辋和轮辐材料的概率疲劳极限。采用ZHAO等提出的中短疲劳寿命范围寿命分布与疲劳极限的疲劳极限强度分布概率协同原理及方法,良好地表征建立包含超长寿命范围的概率疲劳S-N曲线。与标准EN13262中的车轮钢和R7T钢的轮辋疲劳性能比较,说明D1车轮钢Si、Cu质量分数较高,Mn、V、Cr、Mo、Ni、S、P的质量分数较低,优于R7T车轮钢的抗疲劳能力。     

车轮多边形磨耗参数对地铁车辆动力学性能影响分析

针对车轮多边形磨耗不同状态下对车辆动力学影响展开研究,建立轮轨柔性某地铁B型车辆刚柔耦合动力学模型,计算车轮多边形阶数和谐波幅值变化对轮轨垂向力、轮轨振动、运行平稳性等车辆动力学性能的影响。结果表明：阶数和谐波幅值在速度增大时轮轨垂向力逐渐增大;阶数14阶、18阶是轮对和轴箱振动加速度随谐波幅值变化产生振动的主要诱因;动力学指标中轮重减载率在18阶、0.04 mm时对其影响最大;车轮多边形使钢轨垂向动位移和振动加速度增大,谐波幅值对钢轨振动特性更有影响。建议考虑制造轮轨柔性,18阶、0.04 mm时对轮轨璇修打磨,以提高动力学性能和行车安全性。     

某地铁车辆构架疲劳寿命分析

针对地铁车辆转向架构架的疲劳失效问题,基于UIC615-4标准建立某地铁车辆焊接构架的疲劳工况,使用主S-N曲线法对关键位置的静态疲劳寿命进行分析;使用虚拟激励法对地铁车辆构架进行随机振动响应分析并基于IIW标准对其进行动态疲劳寿命预测。计算结果表明：静态疲劳分析中寿命最短的节点位于横向止挡焊缝,动态疲劳分析中寿命最短的节点位于空气弹簧座处,且构架的动态疲劳寿命相对更短。由于动静态疲劳分析结果有明显差异,故动态疲劳分析是不可或缺的。     

喷丸强化对汽车离合器膜片弹簧疲劳寿命影响的实验研究

通过对汽车离合器膜片弹簧表面进行喷丸强化处理后,进行台架疲劳寿命对比试验,得出经喷丸强化处理的汽车离合器膜片弹簧的寿命大大提高之结论。     

车轮擦伤对机车构架疲劳寿命的影响分析

为了分析车轮速度和擦伤长度对机车构架疲劳寿命的影响,建立六轴机车的垂向动力学模型,利用分段函数详细构建擦伤时车轮质心的垂向运动,将其位移与速度作为激励,得到一系悬挂Z力与车轮速度和擦伤长度的关系。运用准静态叠加法得到构架应力循环范围与车轮速度和擦伤长度的关系。根据焊缝应力-寿命曲线的特点,得出构架疲劳寿命与车轮速度和擦伤长度的关系。结果显示,当车轮为新擦伤、车轮速度小于临界冲击速度或车轮为旧擦伤时,构架的疲劳寿命随擦伤长度的增加和车轮速度的提高而减少;当车轮为新擦伤、车轮速度大于临界冲击速度时,车轮速度对构架疲劳寿命没有影响,但随擦伤长度的增加而减少;轨道线路状况越好,擦伤长度和车轮速度对构架的疲劳寿命影响越大。     

关于弹簧的疲劳寿命与材料选择

本文通过对材料疲劳断裂的讨论,指出了一个容易被人们忽略的导致材料发生疲劳断裂的重要因素－－应力幅。在力学分析的基础上,本文对材料疲劳极限的公式进行了修正,提出了以防止材料发生疲劳断裂为出发点的选材思路。