30噸軸重貨車測(cè)力搖枕及測(cè)力承載鞍的研究.pdf

1、鐵路重載運(yùn)輸因其運(yùn)能大、效率高、成本低等顯著特點(diǎn)已成為鐵路貨運(yùn)發(fā)展的重要方向。為滿足國(guó)內(nèi)貨運(yùn)需求，30t軸重C96型運(yùn)煤專用敞車已研制成功。2014年我國(guó)首列30噸軸重萬(wàn)噸重載列車在朔黃鐵路成功試行。
　　搖枕、承載鞍等作為貨車轉(zhuǎn)向架的主要承載部件，在運(yùn)用過程中承受著拉、壓、沖擊、彎曲等交變載荷的作用，疲勞失效問題頻繁發(fā)生。目前我國(guó)貨車轉(zhuǎn)向架進(jìn)行疲勞試驗(yàn)的主要依據(jù)為TB1959《鐵道貨車搖枕、側(cè)架靜載荷及疲勞試驗(yàn)》，該標(biāo)準(zhǔn)參考AA

2、R(Association of American Railroads)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定，并不能完全反映國(guó)內(nèi)實(shí)際線路狀況。因此，30噸軸重貨車測(cè)力搖枕及測(cè)力承載鞍的設(shè)計(jì)研究對(duì)我國(guó)重載貨車轉(zhuǎn)向架載荷譜的測(cè)試、編制，進(jìn)而對(duì)轉(zhuǎn)向架各構(gòu)件疲勞壽命評(píng)估及疲勞設(shè)計(jì)都有重要意義。
　　本文設(shè)計(jì)了30噸軸重貨車測(cè)力搖枕及測(cè)力承載鞍的基本結(jié)構(gòu)，研究了貨車轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)基于準(zhǔn)靜態(tài)變形模式的載荷識(shí)別方法，建立了轉(zhuǎn)向架各構(gòu)件的載荷耦合模型。同時(shí)基于大秦線25噸載

3、荷譜，考慮軸重的增加因素對(duì)測(cè)力搖枕及測(cè)力承載鞍進(jìn)行了疲勞強(qiáng)度校核。主要研究?jī)?nèi)容及相關(guān)結(jié)論如下:
　　(1)對(duì)30噸軸重貨車搖枕結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核，確定結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案?；谥苯虞d荷測(cè)試法，考慮傳感器的幾何尺寸對(duì)搖枕進(jìn)行設(shè)計(jì)更改，將其變?yōu)闇y(cè)力搖枕。同時(shí)對(duì)承載鞍為對(duì)象進(jìn)行有限元分析，局部修改將其變?yōu)闇y(cè)力傳感器。通過局部結(jié)構(gòu)的修改，增強(qiáng)了搖枕的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，并完成了測(cè)力搖枕及測(cè)力承載鞍的研制。
　　(2)對(duì)測(cè)力搖枕及測(cè)力承載鞍進(jìn)行有限元

4、分析，根據(jù)AAR疲勞試驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行校核。結(jié)果表明測(cè)力搖枕及測(cè)力承載鞍結(jié)構(gòu)強(qiáng)度均滿足疲勞考核標(biāo)準(zhǔn)。確定測(cè)力搖枕及測(cè)力承載鞍各疲勞薄弱部位，計(jì)算相應(yīng)載荷-應(yīng)力傳遞系數(shù)，為名義應(yīng)力法的使用奠定基礎(chǔ)。
　　(3)采用準(zhǔn)靜態(tài)載荷測(cè)試方法，確定測(cè)力搖枕及測(cè)力承載鞍上各低耦合載荷識(shí)別點(diǎn)，設(shè)計(jì)組橋方案，建立相應(yīng)的載荷耦合模型。計(jì)算各載荷-應(yīng)力傳遞系數(shù)矩陣的條件數(shù)，分析載荷反求的誤差。結(jié)果表明測(cè)力搖枕及測(cè)力承載鞍載荷應(yīng)力傳遞系數(shù)矩陣皆為

5、非病態(tài)矩陣，即利用其進(jìn)行載荷反求時(shí)誤差較小。
　　(4)對(duì)測(cè)力承載鞍進(jìn)行試驗(yàn)臺(tái)標(biāo)定，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果擬合標(biāo)定系數(shù)，與仿真標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，得到兩種標(biāo)定結(jié)果相差不超過10％。因此利用有限元仿真進(jìn)行標(biāo)定的方法在一定的誤差范圍內(nèi)是可行的。
　　(5)根據(jù)大秦線25噸軸重載荷譜，考慮軸重的增加因素，采用名義應(yīng)力法并基于Miner線性累積損傷理論，對(duì)不同疲勞降低系數(shù)下測(cè)力搖枕及測(cè)力承載鞍的壽命進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果表明該測(cè)力搖枕及測(cè)力承載鞍疲勞壽