风沙环境下偏航角对高速列车的冲蚀及气动性能的影响研究

为研究不同偏航角下风沙耦合作用(激励)对高速列车的气动性能和冲蚀特性的影响,基于空气动力学理论,采用Navier-Stokes方程、标准κ-ε湍流模型对气流进行连续化处理,应用DPM模型对沙粒进行离散化处理.模拟车速230 km/h、风速30 m/s条件下,0°偏航角、45°偏航角和90°偏航角3种工况下,列车的气动特...     

强风沙环境下高速列车车体冲蚀特性研究

为研究高速列车在不同车速下受到强风沙的冲蚀效应,基于欧拉-拉格朗日体系,利用DPM模型将风和空气设为连续相,将沙子颗粒设为离散相,对不同车速、沙粒粒径和风速下的高速列车的冲蚀效应进行了数值模拟。结果表明：随着列车车速的增加,冲蚀率开始的增速较缓,后来急剧增加;随着颗粒直径的增加,冲蚀率开始时增长较快,后面增长较为平缓。随着风速的增加,列车的冲蚀率开始时增长较缓慢,同时随车速的增大,列车的冲蚀率也逐渐增大。为研究高速列车车体处实际的冲蚀效应,在忽略涂层的情况下,采用冲蚀磨损实验机与数值模拟结合的方法,研究颗粒形状与质量流量对冲蚀效应的影响。结果表明：当颗粒形状因子增加时,车体的侵蚀率下降,而决定车体的冲蚀磨损主要是微切削磨损,当质量流速增加时,磨损率先增加后下降。     

不同路堤下携沙横风对高速列车气动特性的影响

为研究携沙强横风在不同路堤下对高速列车气动特性的影响,建立简化的高速列车模型,采用三维、定常、不可压雷诺时均Navier-Stokes方程和标准κ-ε两方程湍流模型,数值模拟高速列车在单线路堤、双线路堤、半堑路堤的气动性能,分析列车在不同路堤倾角的流场结构,计算列车的侧力系数、升力系数、倾覆力矩与路堤倾角之间的关系。结果表明：不同类型的路堤下,在列车背风侧近地面处,都生成一个形状不规则的漩涡,漩涡的大小与路堤倾角正相关,且负压的最大值是漩涡的中心;在列车的头车处,不同路堤下的侧力系数相差很小,尤其是半堑路堤,携沙风环境下和净风环境下侧力系数基本一致,说明有沙风对半堑路堤下高速列车侧力系数的影响很小;在各个倾角下,双线路堤的倾覆力矩系数最高,半堑路堤的倾覆力矩最小。     

高速列车铝合金型材MIC焊电流阶跃对缺陷的影响

针对高速列车4 mm厚6N01大型铝合金挤压型材,进行四种形式的脉冲MIG焊电流阶跃试验,电流分别阶跃15A、20A、25 A和30A.研究铝合金脉冲MIG焊电流阶跃对缺陷的影响,焊后对比分析焊缝的宏观成形、X射线探伤结果以及显微组织.试验结果表明,对于铝合金脉冲MIG焊,在平均电流185 A的基础上进行电流阶跃,当电流阶跃小于20A时,焊接接头无明显缺陷;当焊接电流达到25 A时,由于焊接热输入突然增大,会出现气孔缺陷,伴随着电流的增大,气孔缺陷逐渐增多.     

热处理对高速列车用51CrV4弹簧钢力学性能的影响

研究了热处理工艺对满足欧洲标准要求的不同直径的高速列车用51CrV4弹簧钢的显微组织及力学性能的影响。研究结果表明,在450~500℃范围内回火后,微观组织均为回火马氏体。随着回火温度的升高,弹簧钢的硬度和强度逐渐下降,塑性和冲击值均略有提高。断口的SEM观察表明,随着回火温度的升高,裂纹的扩展路径更加曲折,表明其塑性逐渐提高。在本文的热处理条件下,不同直径钢弹簧材料的力学性能均能满足EN13298标准要求。     

高速列车制动盘失效分析及材料研究的进展

综述了目前国内外高速列车制动盘失效分析及制动盘材料研究的现状,指出各类材料的优缺点.根据国内铁路运输现状及铁路科技发展长期规划纲要,结合国内外制动盘材料研究成果,对国内铁路高速列车制动盘材料的研究方向提出了建议,指出研究陶瓷涂层、金属陶瓷涂层制动盘是解决国内现阶段高速列车提速要求的一个大有希望的研究方向,而解决陶瓷涂层与基体结合力和研制一种与陶瓷涂层制动盘相匹配的制动闸是目前陶瓷制动盘研究的两个关键环节.     

高速列车制动盘用Cr-Mo-V钢的导热特性

采用激光脉冲试验法研究不同淬火和回火工艺对高速列车制动盘用Cr-Mo-V钢在50～800℃时的比热容、热扩散系数和导热系数。结果表明,当试验温度低于700℃时,随着试验温度的提高,试验料热扩散系数和导热系数逐渐降低,比热容逐渐提高;当试验温度超过700℃时,试验料热扩散系数和导热系数又随之提高,比热容随之下降。当试验温度低于700℃时,随着回火温度或淬火温度的提高,试验料在不同试验温度条件下热扩散系数和导热系数均稍有提高,比热容稍有降低;当试验温度为800℃时,几组试验料的比热容、热扩散系数和导热系数基本相当。      

轴盘制动对高速列车车轮多边形磨耗的影响

目的 研究高速列车轴盘制动引起车轮多边形磨耗的形成机理,并提出相应的抑制措施.方法 基于摩擦自激振动引起车轮多边形磨耗的观点,建立高速列车拖车轮对-轴盘制动-轨道系统的有限元模型.采用复特征值法,分析制动工况下制动盘和制动片摩擦激励的振动.根据等效阻尼比判断摩擦自激振动的不稳定性,等效阻尼比越小,则不稳定振动发生趋势越...     

激光熔覆在高速列车上的应用研究现状

高速列车轮轨、制动盘、车轴是易发生磨损的部件,采用激光熔覆技术能有效改善磨损或对损伤部件进行修复。综述了激光熔覆应用于高速列车轮轨、制动盘、车轴的研究现状。归纳了现有研究中各部件所采用的熔覆材料。总结了不同部件所关注的性能,针对不同部件的特性,分析了其对激光熔覆层性能的需求和应采用的熔覆层性能测试方法。对于列车轮轨,旨在通过激光熔覆涂层提高其接触面抗磨损和抗滚动接触疲劳性能;对于制动盘,旨在通过涂层减小其摩擦磨损和热疲劳;对于车轴可采用激光熔覆技术对已损伤的部位进行修复,并应重点关注车轴修复后的疲劳性能。此外,提出了激光熔覆实际应用于高速列车部件上现存的几个关键问题,包括：激光熔覆热影响区组织对部件服役性能的影响;激光熔覆残余应力的影响;激光熔覆低效率和高稀释率的问题;激光熔覆组件热损伤问题。目前的研究主要集中于激光熔覆材料的选择和性能评价,而从组织演变、残余应力及服役性能三者综合考虑的轨道交通理论基础有待构建。     

高速列车用Al7SiMg合金的应力腐蚀性能研究

对高速列车铸件用的Al7SiMg铝合金试样,分别在空气和NaCl水溶液环境中进行慢应变速率拉伸性能测试,比较其测试数据结果及断口形貌,研究Al7SiMg合金的应力腐蚀性能。研究结果表明:在质量分数为3.5%的NaCl水溶液环境中的拉伸性能略低于空气中的,在空气环境中测得的抗拉强度与NaCl水溶液环境中测得的抗拉强度之比值为0.96,而相应的两种环境中测得的伸长率之比例为0.85,计算得到的I_(SSRT)指数为0.049。观察试样断口形貌可以看出,Al7SiMg合金试样在质量分数为3.5%的NaCl水溶液环境中与空气中拉伸均表现出韧性断裂为主、存有少量沿晶开裂的特征,Al7SiMg合金的应力腐蚀并不敏感。     

基于抗蛇行减振器动态模型的高速列车曲线通过性能研究

为解决传统油压减振器模型不能反映其动态特性对高速列车动力学性能影响的问题,运用Simulink仿真软件建立了一种包含压力缸、常通孔、储油缸、回油阀、卸荷阀的抗蛇行减振器动态模型。结合动力学仿真软件SIMPACK,分析了时速350 km/h动车组曲线通过性能。结果表明:相比传统分段线性模型,采用抗蛇行减振器动态模型计算的阻尼力涵盖了黏性阻尼力和油液被压缩产生的回复力,仿真计算的示功图与试验结果吻合良好,能够准确描述抗蛇行减振器动态行为过程。动力学联合仿真结果表明:增大曲线外轨超高度和曲线半径均能有效提高列车在曲线上的蛇行失稳临界速度;列车运行速度一旦超过曲线路段所对应的临界速度,其脱轨系数、倾覆系数和磨耗指数均会急剧增大,严重影响行车安全;时速350 km/h动车组的蛇行失稳临界速度在半径分别为3 000、5 000、7 000 m的曲线上分别为220～260 km/h、280～340 km/h、335～400 km/h。     

高速角接触球轴承摩擦力矩的影响因素研究

为更加准确地描述高速电主轴轴承热位移和预紧力对其摩擦力矩的影响,建立角接触球轴承摩擦力矩数学模型。结合修正的拟静力学理论建立轴承受力平衡方程,分析轴承热位移和预紧力对轴承摩擦力矩的影响规律。结果表明：轴承热位移随转速的增加而增大,在高速条件下其值较大;轴承摩擦力矩随径向热位移的增加而增加,随轴向热位移增加而缓慢增加;轴承转速越低,轴承热位移对摩擦力矩的影响越明显;轴承摩擦力矩随着轴向预紧力的增加而增加;轴承热位移和预紧力对轴承差动滑动摩擦力矩影响最大,对自旋摩擦力矩影响次之,对弹性滞后摩擦力矩的影响最弱     

预循环应力对高速列车关键结构用铝合金材料疲劳裂纹扩展行为的影响

对服役多年的高速列车关键结构用铝合金材料进行断裂力学性能测试,探究其稳态扩展区域和近门槛值区域的疲劳裂纹扩展行为,阐释服役材料力学行为的变化规律。鉴于服役材料疲劳裂纹扩展行为的折线特征,开展不同水平预循环应力作用下的断裂力学实验研究,剖析预循环应力对材料断裂力学性能"锻炼"效应的影响,建立合理的寿命预测模型,并与实测数据进行对比。研究表明:服役材料在稳态裂纹扩展阶段的疲劳裂纹扩展行为呈折线特征,近门槛值区域的延迟扩展行为是促使折线现象产生的原因;经历预循环应力作用后,材料疲劳裂纹扩展速率与应力强度因子范围(da/d N-ΔK)的关系曲线在稳态裂纹扩展的初期阶段呈现类似服役材料的折转行为;不同水平的预循环应力对材料断裂力学性能的"锻炼"效果不同,存在能够使材料达到最佳"锻炼"效果的预循环应力水平;对于折转型da/d N-ΔK关系曲线,本工作所建立的计算模型能够更加准确地预测材料的疲劳裂纹扩展寿命。     

高速列车减振器活塞预紧力对阻尼特性影响的研究

为探究动车组减振器检修过程中预紧力对试验结果的影响,以某型号抗蛇行油压减振器为研究对象,通过构建减振器活塞阻尼阀三维模型和流量力学模型,分别用ANSYS和MATLAB/Simulink软件联合仿真,改变预紧力参数得出阻尼阀流体力学变化及减振器阻尼特性曲线。结合减振器阻尼试验台对仿真结果进行论证,分析活塞阻尼阀预紧力对减振器阻尼影响。通过试验对比得出：在速度未达到阀口开启条件时,阻尼阀预紧力的变化不会对减振器的阻尼力值产生影响;仅当速度值达到阻尼阀开启条件时,预紧力变化才会影响减振器的阻尼特性,拉伸和压缩阻尼力均随着阻尼阀预紧力的增加而增加。     

油气润滑参数对高速电主轴热特性影响的试验研究

为研究油气润滑参数对高速电主轴热特性的影响,在考虑气流压力和供油量2个因素下对高速电主轴进行热特性正交试验。结果表明:供油量对温升指标的影响最大,气流压力影响次之,二者的交互因素对温升指标的影响比较小。获得了最佳水平组合,得到了不同水平组合下电主轴各方向的热变形;分析电主轴各方向热变形不同的原因,得到在实际加工中应该重点控制主轴Z方向热变形量的结论。     

锻造温度对高速重载列车牵引杆冲击性能的影响

随着我国高速和重载列车的发展．对大功率机车各部件的性能提出了更高的要求。牵引杆是列车上牵引部分的关键零件之一．其品质的优良与否会影响到列车运行的安全性。目前HXD2系列机车奔驰在我国东北和白俄罗斯等天气较寒冷的地区．牵引杆采用EN10083标准的25CrM04钢．检验标准要求较高．     

阳极温度分布对耦合电弧AA-TIG高速焊焊缝成形的影响

针对耦合AA-TIG电弧采用热电偶法测量了阳极温度分布.在垂直于主钨极和辅助钨极连线方向上,随着距连线的距离增大,耦合AA-TIG电弧的阳极温度逐渐降低,在主钨极位置处的温度最高,辅助钨极位置处次之,钨极中心点位置处最低.在主钨极和辅助钨极连线方向上,随着钨极间距增大,耦合AA-TIG电弧中心区域温度逐渐降低,外围区域温度逐渐增高,由单峰分布向双峰分布过渡.当钨极间距较大时,耦合AA-TIG电弧热源在主钨极和辅助钨极连线方向上被拉长,有利于消除高速焊时的咬边和驼峰焊道等缺陷.     

高速压力机重心位置对机身固有频率的影响研究

为更加合理地设计高速压力机床身结构,使其达到抗振、安全、可靠的目的,以开式深喉250kN压力机为例,首先应用Rayleigh法推算其机身固有频率与重心偏移的关系,并借助ANSYS有限元分析软件对其影响关系进行了验证与分析。经验证发现,床身重心位置是影响机身固有频率和固有振型的关键因素,合理控制重心位置对高速压力机床身结构设计具有重要意义。     

高速压力机传动系统对下死点精度影响的研究

下死点精度是高速压力机重要的动态精度,直接影响着冲压件的质量.从高速压力机传动系统入手,以转速、静平衡气压和运动副间隙等因素对下死点精度的影响为例,采用多体系统动力学建模仿真和田口法,分析了最优下死点精度的参数组合和影响因素的显著性关系,从而为提高高速压力机下死点精度和优化其传动系统设计提供参考.