转向架构架支撑装置和转向架分析
转向架构架支撑装置和转向架的分析
摘要：地铁车辆转向架构架支撑装置和转向架构架需要利用hypermesh建立构架的有限元模型，并参照uic615-4标准对构架加载主要运营载荷，用radioss求解各工况下的应力，并计算出关键点的应力幅和平均应力。然后用hypergraph软件绘制材料的goodman支撑装置疲劳极限图和关键点的平均应力和应力幅的关系，根据goodman图完成了构架的支撑装置疲劳强度分析，得出构架的转向构架支撑装置强度合格的结论。
关键字：地铁车辆；转向架；构架支撑装置；抗疲劳度
中图分类号： u231 文献标识码： a 文章编号：
前言
地铁车辆转向架构架支撑装置是承载车体及乘客重量的承重装置，其抗疲劳强度分析对于确保地铁车辆稳定运行具有非常重要的意义。它直接承载车体重量，保证车辆顺利通过曲线。同时，转向架构架支撑装置的各种参数也直接决定了车辆的稳定性和车辆的乘坐舒适性。构架作为转向架其余零部件的安装基础，不仅要将车体重量和运行中的振动载荷传递到轮对，还要承受连接在其上的牵引、制动与悬挂系统部件所产生的各向载荷。由于构架有如此复杂的受力状态，因此，有必要在转向架的设计阶段对构架的构架支撑装置疲劳强度进行评估。本文以地铁车转向架的构架为研究对象，利用altair公司的hypermesh软件建立构架的有限元模型，并利用radioss求解器软件求解构架在几种典型的工况下的应力，计算
机车转向架构架强度的有限元分析
机车转向架构架强度的有限元分析 作者：郁炜江海兵 构架是机车转向架最关键的零部件之一，也是转向架其它各零部件的安装基础，在机车的牵引运行中起传递牵引力、制动力、横向力及垂向力的作用，因此，机车转向架构架的可靠性对机车的性能和安全性有重大影响。传统的转向架构架强度的可靠性评价大多通过物理样机的某些试验，再通过金属探伤、磁电探伤等方法来检验…，成本高，开发周期长。所以，使用有限元的理论对转向架构架建模，并利用有限元分析软件对其进行应力分析和强度计算来确保机车转向架构架的可靠性有重大意义，本文在此进行了尝试。 目前，国外几家著名的公司研制的有限元分析软件如MSC、ANSYS、I-DEARS等在国内许多设计中得到了较为广泛的应用。MsC公司提供的有限元软件在有限元建模、结构分析(静态、瞬态动力学)、热、电磁场、流体问题等及其耦合问题、接触、强非线性、碰撞等方面都有独到的处理方法，本文详细介绍了其中的前后处理软件MSC／PATRAN和结构分析软件MSC／NASTRAN在机车转向架构架强度计算与分析中的应用。 1 有限元强度计算模型的建立 机车转向架构架一般为箱型梁结构，有限元计算模型可以采用薄板单元按照设计图纸上的实际尺寸建模，并根据构架各部分是否承受载荷确定网格的疏密程度，在MSC／PATRAN 软件中生成有限元计算网格模型。文中选择一例已通过物理样机测试实验、强度合格的机车转向架构架进行分析。它是由两根侧梁、一根横梁和两根端梁组焊成的"日"字形结构，整个构架计算模型共有20 225个薄板单元和27 848个节点，如图1。
2有限元强度计算的载荷和边界条件 在机车转向架构架的有限元计算分析过程中，施加约束和载荷的原则是在构架主动施力处施加载荷，被动受力处施加约束： 机车运行时，作用在构架上的载荷可以归纳为静载和动载两大类。静载荷在运行过程中具有确定不变的数值和方向，包括机车上部重量、转向架自重以及安装在转向架上各种装置的重量、电传动内燃机车与电力机车的牵引电机的重量、液力传动内燃机车的中问齿轮箱重量等；动载荷是在运行过程中方向和大小都随时间变化的载荷，包括由于车体振动产生的附加垂向动载荷、机车牵引运行时作用在构架上的纵向力、机车通过曲线时作用在构架上的侧向力、牵引电机作用于构架的振动载荷以及工作时的反扭矩或电阻制动反扭矩、齿轮箱工作时的反扭矩、制动力、由于线路及其它原因使构架产生的扭曲力等。机车转向架载荷的大小和方向根据具体的设计要求和实际情况确定。本文研究对象的计算载荷值如表1所示。
某型地铁车辆转向架构架强度及模态
第５期（总第１７４期） ２０１２年１０月机械工程与自动化 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．５ Ｏｃｔ． 文章编号：１６７２－６４１３（２０１２）０５－００２４－０ ３某型地铁车辆转向架构架强度及模态分析 杜子学，徐道雷，刘建勋 （重庆交通大学，重庆 ４０００７４ ）摘要：通过ＣＡＴＩＡ软件建立某型地铁车辆转向架构架的三维实体模型，采用ＨｙｐｅｒＷｏｒｋｓ建立了该型地铁转向架构架结构强度分析的有限元模型，参照铁路相关标准，计算得到其强度分析应力结果，验证了该构架结构设计的合理性。通过模态分析，获得该构架的各阶模态频率及模态振型，为构架的动态特性设计提供参考。关键词：构架；强度分析；模态分析；转向架中图分类号：Ｕ２６０．３３１ 文献标识码：Ａ 收稿日期：２０１２－０３－１３；修回日期：２０１２－０５－２ ５作者简介：杜子学（１９６２－） ，男，河北邯郸人，教授，博士，研究方向为现代车辆设计方法与理论、载运工具运行品质、交通安全。０ 引言 地铁转向架是地铁车辆的重要组成部件，是支承车体并负担车辆沿着轨道走行的支承走行装置，其结构是否合理直接影响车辆的运行品质、动力性能和行车安全。地铁转向架构架在运动过程中不但要承受车体传递的载荷、 牵引电机部分载荷，而且需要传递牵引力、车钩冲击力、制动力和车辆通过曲线时的横向载荷 等各种垂向、纵向、横向力［１］ 。因此，其结构安全是转 向架结构强度设计的首要目标。 １ 地铁车辆转向架构架结构强度分析 １．１ 构架结构分析有限元建模 本文研究的地铁车辆转向架属于无摇枕转向架，具有结构简单、零部件少、重量轻、噪声低、维修工作量少等优点。该转向架主要由构架、轮对轴箱装置、轴箱定位装置、二系悬挂及牵引装置、空气弹簧、横向油压减震器和横向橡胶缓冲止挡、基础制动装置以及传动装置等组成。其构架主要由侧梁、横梁、纵梁、托板、弹簧支座等组成，构架的主要连接形式为焊接。该转向架构架三维建模采用ＣＡＴＩＡ软件完成，如图１所示。将几何模型转换为ｉｇ ｅｓ格式后导入有限元软件Ｈｙｐ ｅｒｍｅｓｈ中进行前处理，经过修补缺失的几何信息及几何简化后，对各焊接薄板抽取中面，划分二维壳单元网格，各支座采用六面体网格模拟。构架材料为１６ ＭｎＲ，其弹性模量Ｅ＝２．０９×１０５ ＭＰａ，密度ρ＝７．９× １０３ ｋｇ ／ｍ３，泊松比ｖ＝０．２８，屈服极限为３９６ＭＰａ，强度极限为５６６ＭＰａ，许用应力为３４５ＭＰａ 。边界条件的正确与否对有限元计算结果影响重 大。在空气弹簧座处施加弹性边界元约束，而与六面 体单元相连接的是板壳单元，两者自由度不同，所以约 束这８个支座Ｘ、Ｙ、Ｚ平动方向的三个自由度［２］ 。构架有限元分析模型如图２所示。 图１ 构架三维模型 图２ 构架有限元分析模型 构架所受载荷计算参照ＴＢ１３３５－１９９６《 铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》 。该型地铁转向架构架载荷计算参数见表１。 表１ 构架载荷计算参数 垂向静载荷Ｐｓ包括自重、载重和整车重量，Ｐｓ＝ ３４２ｋＮ。垂向动载荷Ｐｄ由垂向静载荷乘以垂向动载
转向架的作用及组成
. 一、转向架的作用及组成 作用： 1.采用转向架是为了增加车辆载重，长度，容积，提高运行速度，满足铁路运输发展。 2.在正常运行条件下，车体能可靠的坐落在转向架上，通过轴承装置是车轮沿钢轨的 滚动转化为车体沿轨道线路运行的平动。 3.支承车体，承受并传递从车体至轮对之间的各种载荷及作用力，并使轴重均匀分配。 4.保证车辆运行安全，灵活的沿直线线路运行和顺利通过曲线。 5.转向架结构要便于弹簧减震装置的安装，使之具有良好的减震特性，以缓和车辆和 线路之间的相互作用，减小振动和冲击，减小应力，提高车辆运行平稳性和安全性。 6.充分利用轮轨之间的黏着，传递牵引力和制动力，放大制动缸所产生的制动力，是 车辆具有良好的制动效果。 7.转向架为车辆一个独立部件，便于转向架的拆装，单独制造和检修。 组成 1、轮对轴箱装置 2、弹性悬挂装置（两系悬挂，弹簧减振装置） 3、构架 4、基础制动装置 5、转向架支撑车体的装置 6、牵引电机与齿轮变速传动装置
. 二、转向架的分类 1.轴数与类型 按轴数分为二轴、三轴、多轴转向架 按轴型分B、C、D、E型轴转向架 2.轴箱定位方式：约束轮对于构架之间相对运动的机构，称轴箱定位装置 形式有：①固定定位 ②导框式定位 ③摩擦导框式定位 ④油导桶式定位 ⑤拉板式定位 ⑥拉杆式定位 ⑦转臂式定位 ⑧橡胶弹簧定位 3、按弹簧悬挂装置分类 一系弹簧悬挂：车体主轮对之间，只设有一条弹簧减振装置 二系悬挂 4、对心盘集中承载的转向架，根据摇枕悬挂装置中的弹簧的横向跨距的不同，悬挂形式分为： 1.内侧悬挂：弹长度<车长度（横向）
2.外侧悬挂：> 3.中心悬挂：= 中央弹簧横向跨距大小，对于车体在弹簧上的稳定性效果显著，增加其跨距可以增加车体倾覆的复原力矩，提高车体在弹簧上的稳定性，各种型号转向架的主要区别： 橡胶弹簧定位：南京地铁使用 转臂式定位：广州地铁 四、按垂向载荷的分类方式 （一）车体与转向架之间的载荷传递 1．心盘集中承载 2.非心盘集中承载 3.心盘部分承载 （二）转向架中央悬挂装置的载荷传递 1.具有摇动台装置的转向架（缓解横向振动） 2.无摇动台装置的转向架（内有空气弹簧，符合轻量化要求） （三）构架与轴箱之间的载荷传递 1、转向架侧架直接置于轴向轮对上，无轴箱弹簧装置 2、支悬于均衡弹簧之上 3、由轴箱顶部弹簧支撑
铁路车辆转向架构架的应力 - 改
铁路运输的转向架构架应力 Rusu-Casandra Aurelia Liliana*, Baciu Florin, Iliescu Nicolae, Atanasiu Costica 期刊Procedia Engineering100 ( 2015 ) 482 – 487 第二十五届DAAAM智能制造与自动化国际学术研讨会，DAAAM 2014年 布加勒斯特理工大学，Splaiul Independentei 313号，布加勒斯特，部门6060042，罗 马尼亚 摘要：本文对工厂中用于运输的典型铸铁转向架构架在加载相应常见的工作操作下产生的应力和应变的分布情况进行了研究对比。使用三维有限元方法进行数值分析的结果和使用应变仪技术的实验研究结果进行了比较。计算和实测得到了相同的结果并且准确的测算出了构架的最大应力区。知道了最危险的应力集中区后对其进行新的优化设计工艺使其在加速是不会变的不安全从而来确保铁路运输的安全。 关键词:转向架;应力分析;有限元方法;实验技术;设计优化 1 引言 铁路行业和火车制造商的主要目标是交通安全、运输经济和铁路运输能力。如今,现代技术和它的新特性导致了不断的提高设计和施工车辆的车身结构。铁路行业遇到的新阶段发展:改进运行服务安全、轻质结构,保证最大装载量,减少产品设计周期和在同一时间降低建设、维护和修理的成本。大部分的铁路车辆研究关注铁路机车的关键结构部件的完整设计过程，如转向架帧、车轴、车轮和其他组件,其中包括设计过程、评估方法,验证和制造质量要求[1]。 列车转向架是铁路车辆的一个主要组成部分，转向架是轨道车辆结构中最为重要的部件之一，转向架支撑车体、承受并传递从车体至车轮之间或从轮轨至车体之间的各种载荷及作用力，并使轴重均匀分配，在支撑车身静载荷中扮演着一个重要的角色,转向架能使车辆灵活地沿直线线路运行及顺利地通过曲线，保证车辆安全运行。而且转向架还具有支撑轮对、车轴、制动装置和悬架装置的功能，转向架的结构要便于弹簧减振装置的安装，使之具有良好的减振特性，以缓和车辆和线路之间的相互作用，减小振动和冲击，减小动应力，提高车辆运行平稳性和安全性。保证机车车辆在轨道上安全平稳地运行。在设计车辆结构过程的早期阶段由于转向架的设计需要频繁的变化结构，因此在预测过重负载情况下的转向架的运转状态中有效的模拟方法是不可缺少的条件[ 2，3 ]。 推广到我们的工作[ 4 ]，在本文中介绍了一个用于运输的典型的铁路客车液态铸铁转向架构架的研究方法。铁路车辆由车体和位于车辆两端的两个转向架组成，其中有四个车轴用于支撑罐体和模块化钢梁。新采用的设计方案所设计的转向架构架是用数值分析与有限元方法分析的，并且用应变片进行测量得到实际数据用于与有限元方法得到的数据进行对比。通过对得到的应变和应力分布结果的比较，认为得到的实验数据和结果是
转向架构架疲劳计算方法的分析
转向架构架疲劳计算方法分析 1112A.Cera ,G.Mancini ,V.Leonardi ,L.Bertini Trenitalia S.p.A, Florence,1Italy ; Pisa University - Mech. Engng. Dept., Pisa,2 Italy 摘要 本文主要进行了转向架构架强度评定的关键分析，尤其着重于焊接节点。特别分析了针对不同焊接节点的疲劳分析技术。疲劳分析技术中包含的两种方法（疲劳极限和Goodman 曲线）是由欧洲标准EN 13749提出的。通过分析，我们可以知晓方法的准确性和可行性，从而选择最合适的转向架构架分析方法。通过成熟的商业有限元软件（ANSYS ）,我们可以对挑选的标准的可靠性和安全性进行严格地比较。本文研究调查了疲劳分析方法，关注了其中有限元方法的使用。 一、引言 欧洲标准EN 13749，作为欧洲标准化进程的产物，于2005年4月由欧洲标准委员会CEN 提出。规范制定的目的在于定义完整的转向架设计过程。其中包括设计步骤、评定方法、验证以及加工质量要求。 EN 13749编撰了静态和疲劳下载荷的假设和计算。同时标准也定义了转向架构架静态和疲劳阻抗的测试方法。在转向架的章节中，标准针对疲劳预测特别定义了一系列的载荷工况和作用在构架上的不同类型的力。 随着新的数值计算方法的发展（有限元方法），疲劳完整性评估已经发展到较高的水平，尤其是在精确度和细节仿真方面。 即使在近期有了更新，标准仍未解决和定义某些重要部分。仍需要研究的问题主要有两点。首先缺少用于焊接节点的有限元仿真和疲劳评定方法。其次尚未定义多轴应力状态下（特别在铁路应用）疲劳强度评估的标准计算方法。 由于上述未解决的问题，同样的转向架设计用不同的疲劳分析方法可能得到不一样的结果。 从2006年起，意大利铁路（意大利国有铁路运营商）的工程部门和比萨大学机械工程部展开了关于转向架疲劳行为的公共研究项目。项目旨在通过使用有限元仿真建立经证实的、适用于疲劳完整性评估的方法。 在疲劳强度分析技术中，主要采用如下的选择和核对方法：
转向架构架强度试验标准对比.
文章编号：１００２－７６０２（２０１１）０９－００１２－ ０６转向架构架强度试验标准对比 刘德刚１，刘宏友２，李庆升１ （１．南车青岛四方机车车辆股份有限公司国家工程实验室，山东青岛２６６１１１； ２．青岛四方车辆研究所有限公司技术研究部，山东青岛２６６０３１ ）摘要：从试验内容、试验载荷、试验工况组合和试验结果评定等方面对比了ＵＩＣ、ＥＮ和ＪＩＳ关于转向架构架强度试验的标准， 并针对我国进行转向架构架强度试验给出了一些建议。关键词：构架；静强度试验；疲劳试验；ＵＩＣ５１５；ＵＩＣ６１５；ＥＮ １３７４９；对比中图分类号：Ｕ２７０．３３１＋ ．８文献标识码：Ｂ 转向架构架是车辆系统上一个至关重要的承载部 件，疲劳破坏是其主要的失效形式，抗疲劳强度设计是转向架的设计重点。针对构架的静强度和疲劳强度，国外高速铁路发达国家有设计规范和试验规范，用以指导构架的设计和生产，保障其强度特别是疲劳强度的可靠性。 我国铁路经过６次大规模提速，车辆运行速度有了大规模的提高，转向架构架承受的动态载荷越来越剧烈， 其疲劳可靠性是摆在每位从事铁道车辆疲劳强度研究人员面前的一个重要课题。作为其疲劳强度研究的一个重要方面，本文将对国外高速铁路发达国家的试验标准进行对比研究。这些标准包括：
ＵＩＣ ５１５—４—１９９３《铁路客车—拖车转向架—传动齿轮转向架构架结构强度试验》（以下称ＵＩＣ５１５—４）；ＵＩＣ ６１５—４—２００３《动力单元—转向架和走行装置—转向架构架的结构强度试验》（以下称ＵＩＣ６１５—４）；ＥＮ １３７４９—２００５《铁路应用—转向架结构要求的规定方法》（以下称ＥＮ１３７４９）；ＪＩＳＥ ４２０７—２００４《铁路车辆—转向架—转向架构架设计通则》（以下称ＪＩＳＥ４２０７）；ＪＩＳＥ ４２０８—２００４《铁路车辆—转向架—载荷试验方法》（以下称ＪＩＳＥ４２０８）。ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ ６１５—４均是单一叙述转向架构架静强度和疲劳强度试验的标准，其中，ＵＩＣ５１５—４针对无动力转向架，而ＵＩＣ ６１５—４针对有动力的机车和动车转向架。 ＥＮ １３７４９是关于转向架构架强度设计、计算、试验和生产制造的标准，在其附录Ｃ、Ｄ中叙述了试验载荷计算方法，附录Ｆ叙述了静强度试验方法，附录Ｇ 收稿日期：２０１１－０２－ ２１－，男。叙述了疲劳试验方法。该标准根据用途和特点将转向架划分为７种类型，其中类型Ｂ—Ｉ和Ｂ—ＩＩ转向架的试验方法适用于客车、动车和拖车，本文的对比也是基于这２类转向架。 ＪＩＳＥ４２０７、ＪＩＳＥ
转向架构架技术设计强度计算分析
2006年用户年会论文 转向架构架技术设计强度计算分析 张开林 肖守纳 [西南交通大学机车车辆研究所] 转向架构架的强度计算依据UIC 515VE 标准，并参照《高速试验列车技术条件》有关规范进行的。 1. 构架计算模型： 构架结构为中间加横梁的柜形结构，由两根侧梁、横梁、牵引横梁及前后端梁组成，构架结构示意图见图1。 构架的强度计算采用ANSYS 5.31软件完成。针对构架结构特点对构架计算模型均采用板单元进行离散。构架有限元分析计算模型的节点数为22921个，单元总数24845个，计算模型质量为3414.5kg，构架结构模型离散图见图2。 2. 计算载荷及计算工况 2.1构架基本载荷 垂向静载荷 (1) 其中：Fz－构架一侧垂向静载荷（kN） Mc－动力车总质量（t） Mb－转向架质量（t） (2) 其中： －左侧电机座垂向静载荷（kN） －电机质量（t） 模拟营运横向载荷 (3) 其中：Fy－构架模拟营运横向载荷（kN） Fz－构架一侧垂向静载荷（kN） 最大可能横向载荷 (4) g m m F b c z )2(4 1 ?= g m F d z 10 7' =)5.0(5.0g m F F b z y ?+=) 1210(0.2max g m F c y +='z F d m
2006年用户年会论文 其中：Fymax－构架最大可能横向载荷（kN） 模拟运营纵向载荷 机车以250km/h 的速度运行时的牵引力。 模拟纵向冲击载荷 （KN） (5) 由基本参数计算各载荷值如下： 2.2构架载荷组合工况 根据上述基本载荷对构架的计算工况进行组合，其组合工况见表一。 对于作用在侧梁上的垂直÷向载荷按面力考虑； 对于作用在电机座上的垂向载荷按面力考虑； 对于纵向载荷，按线载荷作用于相应的位置； b s m g F ?=3KN F KN F KN F KN F KN F KN F s y x y y z 0.721,5.120,5.746.245,2.169,3.218max max ======
转向架的作用及组成
一、转向架的作用及组成 作用： 1.采用转向架是为了增加车辆载重，长度，容积，提高运行速度，满足铁路运输发展。 2.在正常运行条件下，车体能可靠的坐落在转向架上，通过轴承装置是车轮沿钢轨的滚动转化为车体沿轨道线路运行的平动。 3.支承车体，承受并传递从车体至轮对之间的各种载荷及作用力，并使轴重均匀分配。 4.保证车辆运行安全，灵活的沿直线线路运行和顺利通过曲线。 5.转向架结构要便于弹簧减震装置的安装，使之具有良好的减震特性，以缓和车辆和线路之间的相互作用，减小振动和冲击，减小应力，提高车辆运行平稳性和安全性。 6.充分利用轮轨之间的黏着，传递牵引力和制动力，放大制动缸所产生的制动力，是车辆具有良好的制动效果。 7.转向架为车辆一个独立部件，便于转向架的拆装，单独制造和检修。 组成 1、轮对轴箱装置 2、弹性悬挂装置（两系悬挂，弹簧减振装置） 3、构架 4、基础制动装置 5、转向架支撑车体的装置 6、牵引电机与齿轮变速传动装置 二、转向架的分类 1.轴数与类型 按轴数分为二轴、三轴、多轴转向架 按轴型分B、C、D、E型轴转向架 2.轴箱定位方式：约束轮对于构架之间相对运动的机构，称轴箱定位装置 形式有：①固定定位 ②导框式定位 ③摩擦导框式定位 ④油导桶式定位 ⑤拉板式定位 ⑥拉杆式定位 ⑦转臂式定位 ⑧橡胶弹簧定位 3、按弹簧悬挂装置分类 一系弹簧悬挂：车体主轮对之间，只设有一条弹簧减振装置 二系悬挂
4、对心盘集中承载的转向架，根据摇枕悬挂装置中的弹簧的横向跨距的不同，悬挂形式分为： 1.内侧悬挂：弹长度<车长度（横向） 2.外侧悬挂：> 3.中心悬挂：= 中央弹簧横向跨距大小，对于车体在弹簧上的稳定性效果显著，增加其跨距可以增加车体倾覆的复原力矩，提高车体在弹簧上的稳定性，各种型号转向架的主要区别：橡胶弹簧定位：南京地铁使用 转臂式定位：广州地铁 四、按垂向载荷的分类方式 （一）车体与转向架之间的载荷传递 1．心盘集中承载 2.非心盘集中承载 3.心盘部分承载 （二）转向架中央悬挂装置的载荷传递 1.具有摇动台装置的转向架（缓解横向振动） 2.无摇动台装置的转向架（内有空气弹簧，符合轻量化要求） （三）构架与轴箱之间的载荷传递 1、转向架侧架直接置于轴向轮对上，无轴箱弹簧装置 2、支悬于均衡弹簧之上 3、由轴箱顶部弹簧支撑 三．轮对 轮对组成及基本要求 1.轮对：一根车轴，两个车轮组成，轮轴接合采用过盈配合，保证车轮、车轴 无任何松动。 2.对车轴轮对的要求：①足够的强度②弹性③阻力小，耐磨性好④直线，曲线 运行，抵抗脱轨的安全性。 车轴 1车轴各部分名称及作用 车轴绝大多数是圆截面实心轴，高铁是圆截面空心轴，车轴为全锻压成形a．轴颈（安装轴承，精加工） b．轮座（装车轮） c．防尘板座（防止灰尘进入轴箱，防止轴箱油脂甩出油箱 d．轴身 e．制动盘座（盘形制动） 2车轴材质及要求 ①质碳素钢加热
转向架结构原理及基本部件
转向架结构原理及基本部件 1.转向架的作用 采用转向架可增加车辆的载重、长度和容积 转向架相对车体可自由回转，使较长的车辆能自由通过小半径曲线，减少运行阻力与噪声，提高运行速度 安装了弹簧减振装置，保证车辆具有良好的动力性能和运行品质 支承车体，承受并传递从车体至轮轨的各种载荷及作用力，使各轴重均匀分配 安装了制动装置，传递制动力，满足运行安全要求 安装了牵引电机及减速装置，提供动力，驱动轮对(或车轮)，使车辆沿着轨道运行 转向架为车辆的一个独立部件，便于转向架的互换和制造、维修 2.转向架的组成及功能 轮对轴箱装置 弹簧悬挂装置 构架或侧架 基础制动装置 电机及齿轮箱装置 附件---传感器、撒砂装置、空气管路等 轮缘润滑装置 2.1轮对轴箱装置 轮对分为动力轮对和非动力轮对，动力轮对组成包括：车轮、车轴、轴箱组成、齿轮箱和牵引电机；非动力轮对包括：车轮、车轴、轴箱组成及动车驱动装置。 其作用： 轮对：引导车辆沿钢轨的运动，传递车辆的重量外，以及轮轨之间的各种作用力 轴箱与轴承装置：联系构架和轮对的活动关节，使轮对的滚动转化为车体沿着轨道的平动 2.2弹性悬挂装置
减少线路不平顺和轮对运动对车体各种动态影响 2.2.1轴箱悬挂装置（也称一系悬挂装置）－在轮对与构架之间 由三个主要零部件组成：二个圆锥形弹性橡胶弹簧单元及一个基座型轴箱。一系悬挂有三个主要功能： 1.保护转向架及车辆以防从轨道上传递过多的振动荷载 2.保护车辆在指定的轨道状况下操作时不会出轨 3.达到良好的曲线性能，同时保证转向架在整个工作速度范围内的动态稳定 性。 弹簧单元安装在轴箱上，一系悬挂的纵向及横向运动由弹簧单元高径向刚度控制。起吊止挡和缓冲挡相结合限制轮对垂向偏转。橡胶弹簧具有一定的减振性能，因此不需要安装一系垂向减振器。 2.2.1 中央悬挂装置（也称二系悬挂装置）－构架与车体(摇枕)之间 二系悬挂装置由空气弹簧、高度阀及减振器等零部件组成。 二系悬挂的作用： 1.保证乘客及车体的乘坐舒适度良好 2.保证车辆轮廓在指定的、所有车辆的动态状况下保持不变。 2.3构架或侧架 转向架的基础，把转向架各零、部件组成一个整体 承受、传递各作用力及载荷 满足各零、部件的结构形状及组装的要求 2.4基础制动装置 包括带停放制动缸、手柄、闸线。 传递和放大制动缸的制动力，使闸瓦与轮对之间产生的转向架的内摩擦力转换为轮轨之间的外摩擦力(即制动力)
基于确保疲劳强度和减轻重量的转向架构架设计-外文资料翻译
Bogie frame design in consideration of fatigue strength and weight reduction B H Parkand K Y Lee School of Mechanical Engineering,Yonsei University,Seoul,Republic of Korea The manuscript was received on 8 April 2005 and was accepted after revision for publication on 25 November 2005. DOI: 10.1243/09544097F01405 Abstract: In the development of a bogie, the fatigue strength of a bogie frame is an important design criterion. In addition, weight reduction is required in order to save energy and material .In this study, the fatigue analysis of a bogie frame by using the finite-element method is performed for various loading conditions according to the UIC standards and it is attempted to minimize the weight of the bogie frame by artificial neural network and genetic algorithm. Keywords: bogie, strength, fatigue analysis, neural network, optimization. 1 INTRODUCTION A bogie in a train is a very important structural component loaded by various forces in the rail way vehicle motion. The motion of a railway vehicle is affect by the geometry of the track, the interaction between wheels and rails, the suspension, and the inertias of component part s. In the meantime, the weight of a bogie structure should be as light as possible at higher running speed. Therefore, the strength of the bogie should be carefully calculated and analysed by the international standards such as UIC [1] and JIS [2], in order to obtain a reasonable design scheme. In the past design process, the steps of many experiments, field tests, and prototypes to improve and obtain a reasonable design required much time and high costs. In the computer-aided engineering (CAE) product design step, however,the practical use of finite- element (FE) analysis can reduce the costs and time. The FE analysis of the bogie frame was studied several times [3,4]. In addition, the bogie has a large proportion of the total weight of a vehicle. Savings of energy and material are currently design drivers towards lightweight vehicle constructions. In
动车转向架构架疲劳强度分析
动车转向架构架疲劳强度分析 发表时间：2018-05-16T16:48:49.663Z 来源：《基层建设》2018年第3期作者：刘明伟刘永杰孙进发 [导读] 摘要：随着动车工程的不断进步与发展，研究动车转向架构架疲劳强度极为关键。 中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛 266000 摘要：随着动车工程的不断进步与发展，研究动车转向架构架疲劳强度极为关键。本文首先对相关内容做了概述，分析了构架结构和制造过程中的相关工艺，在探讨质量控制模式构建的基础上，结合相关实践经验，分别从构架制作等多个角度与方面就构架制作工艺运用遇到的难点和解决办法做了深入研究，望对相关工作的开展有所裨益。 关键词：动车转向架；构架；疲劳强度；分析 1前言 随着动车转向架应用条件的不断变化，对其构架疲劳强度分析提出了新的要求，因此有必要对其相关课题展开深入研究与探讨，以期用以指导相关工作的开展与实践，并取得理想效果。基于此，本文从介绍架构制造相关内容着手本课题的研究。 2构架结构和制造过程中的相关工艺探究 2.1以地铁车辆为代表的“结合型”构架 2.1.1结构特点 （1）H型结构，横梁和侧梁大件组合。（2）侧梁为U型结构。（3）轴箱弹簧座为8处阶梯平面结构，通过一系橡胶弹簧与轮对轴箱组成联接。（4）横梁结构复杂，连接转向架其他系统。 2.1.2工艺特点 结合对地铁车辆结构特点的分析，可以进一步归纳出其工艺特点，分为三个部分：一是工序具有一定的分散性。针对较为关键的位置还需要对其进行整体加工；二是要实施“一面两销”定位统一工艺基准；三是对三坐标进行全尺寸检测。 2.1.3工艺流程 首先，需要做的就是实施一次划线；其次，进行正反实施精加工；然后对其他相关一系列的工序进行有效实施；最后，才能实施全尺寸检测。 2.2以动车组为代表的“转臂式”构架 2.2.1结构特点 对转臂式构架进行分析，其结构特点主要以动车组为代表进行探究，进一步提出该结构特点分为四个部分：一是H型结构组成的大件是由横梁和侧梁组成；二是侧梁属于U型结构；三是使用转臂式轴箱体以及轴箱弹簧将其架构和轮进行连接；四是横梁在结构上具有复杂性它不仅是转向架实施牵引的骨架，同时，也在一定程度上是驱动装置的骨架。 2.2.2工艺特点 （1）工序分散，关键部位整体加工。（2）“一面两销”定位，使工艺基准统一。（3）典型部位粗、精加工进行。（4）三座标全尺寸检测。 2.2.3工艺流程 首先，需要实施一次划线，其次，要实施粗加工，然后对其他相关一系列的工序进行正反加工，最后，才能实施全尺寸检测工作。 2.2.4结构对比 “转臂式”结构的构架最复杂且性能最好。鉴于结构的复杂性和生产效率要求，使加工技术必须不断地创新和改进。因此，以下重點探讨“转臂式”结构构架上典型部位的加工技术。 3质量控制模式的构建 3.1质量管理项目划分。以ISO9000标准质量体系为总体原则，细化并增加生产环节的程序文件，如《不符合产品管理程序》《采购产品首件鉴定控制程序》《自制件首件控制程序》等。 对于同一种转向架构架，在项目启动前期，编制质量目标控制计划，在质量目标控制计划中，建立必要的检查，控制和例行试验的总体计划方案，设置过程控制质量门、生产过程中的各个监督点、控制点，可以明确相关过程、特别是关键和特殊过程控制方法、质量标准、检验方法、检验文件和检验频次。 3.2采购产品质量控制。物资供应部门负责对原材料和组装件的采购，对供应商质量管理主要包括供应商资质审核、质量合同谈判、研发制造过程控制、首件检验等，（对于不合格品，有相应的程序文件规定了详细的处置方法）、过程审核、数据分析和现场监造、质量业绩评价。 对于钢板、钢管、锻铸件，要求供应商提供符合标准的相应合格证明，入厂检也要根据设计部门出具的采购技术条件抽样进行理化试验和成分检测。 对于焊接填充材料的入厂检，由焊接实验室将焊材按照其执行标准进行各项检验，合格后出具合格报告方可进入焊接工序。 3.3人员资质控制。对焊接操作工而言，实行严格的焊工资质考试和准入制度，不仅要求焊工具备相应等级欧洲证书，正式上岗之前，还要进行施焊所属部位的工作试件考核，全部通过才允许上岗，在岗期间，也会有随机的焊工考试。这种随机的考核和严厉的准入制度，保证焊工随时具备有焊接出高水平焊缝的能力。而在管理制度上，工资奖金均和焊工的考试成绩相挂钩。 4构架制作工艺运用遇到的难点和解决办法 4.1构架制作工艺在使用时遇到的难点 构架主要有两个构成部分，所以构架制作工艺在使用时候主要容易遇到两个方面的难点：一方面，测面梁各部分的零件焊接时有困难，主要就是上面的盖板、下面的盖板、内部立板和外部立板之间，需要采用人工焊接操作，如果操作失误，相互之间连接点紧密程度有时候会出现问题，甚至导致变形，这样的话难以保证构架功能的实现，机车容易出现故障；另一方面，横梁各部分焊接过程中会遇到困难，尤其是电机的卡条与垫板两者与构架主体连接的时候，要求非常精细，这需要上一点内容的保证，如果侧面梁出现问题，那么横梁也会出现问题，遇到的主要问题就是如何保障各部分位置的正确性和精准度，而又保证误差在规定范围内，这样才能保证构架功能的整体
单轨车辆及其转向架
单轨车辆及其转向架 作者姓名高山 成文时间二〇一七年八月十六日
单轨车辆及其转向架 高山（CRRC） 摘要：伴随着城市的快速发展，各式各样的交通工具应运而生。单轨车辆作为一种中等运量的轨道交通车辆在国内的研发应用正在如火如荼的进行。本文将梳理国内主要研制的跨坐式和悬挂式单轨车辆，并对各种单轨车辆的转向架进行了较为详细的介绍。 关键字：单轨车辆跨坐式悬挂式转向架 1.单轨车辆的研制情况 由于我国人口众多与城市化快速发展，使得城市交通问题日益严峻。为了解决城市交通问题，各个大城市竞相发展轨道交通。随着国家对城市轨道交通建设审批权的下放，中小城市也将迎来了轨道建设的快速发展。根据客流量和经济实力，大城市较多的选择大运量的地铁列车作为主要方式，而中小城市将会选择现代有轨电车和单轨列车等中运量的城市轨道交通形式。
1.1跨坐式单轨车辆研制情况 世界第一条跨座式单轨诞生于1888年2月，由法国人设计并在爱尔兰利斯特维尔铺设。此后，各国开始了对单轨交通的不断研究和尝试。经过反的试验，研究人员最终确认采用跨座式、混凝土轨道和橡胶充气轮胎能够达到最好的效果。在1960年至1965年，日本引进多种单轨技术，研制出多种日式单轨车，并迅速将其发展应用。自第一条单轨交通建成以来的100多年间，世界各国已建成单轨铁路50多条。 在我国，为解决城市交通拥堵日益严重的问题，轨道交通发展迅速。2004年9月，重庆市从日本引进了跨座式单轨交通系统，中车长春轨道客车股份有限公司主要负责完成车辆系统的国产化。重庆轨道交通2号线（30.05公里）和重庆轨道交通3号线（67.09公里）已经成为跨坐式轨道交通的代表。2014年11月，中车南京浦镇车辆有限公司与庞巴迪运输公司在安徽芜湖设立合资公司中车浦镇庞巴迪运输系统有限公司，该公司将为芜湖轨道交通提供跨坐式单轨车辆。2016年5月，中车青岛四方机车车辆股份有限公司研制的基于永磁牵引的双轴转向架大运量跨座式单轨车辆下线。2016年10月，新能源汽车制造企业比亚迪公司研制的跨坐式单轨车辆下线，通过一系列商业投资，比亚迪已经获得逾十个城市订单。
转向架结构原理及基本部件...
转向架结构原理及基本部件 第一节转向架的作用与组成 1.1转向架的作用 车辆的发展:铁路运输发展初期，世界各国均采用将轮对直接安装在车体下面二轴车辆。（如图2-1） 二轴车的缺点：载重小、长度短和容积小。通过小半径曲线、困难。 与二轴车结构相仿的多轴车辆（如图2-2） 与二轴车结构相仿的多轴车辆
（1）增加载重量 （2）通过小半径曲线困难 （2.1）轴距仍受限制 （2.2）车辆结构复杂，中间轮对相对车体要有较大横向游动量带有转向架的车辆：把两个或几个轮对用专门的构架(侧架)组成一个小车，称为转向架，车体支承在前后两个转向架上（如下图） 转向架的作用及要求： 采用转向架可增加车辆的载重、长度和容积 转向架相对车体可自由回转，使较长的车辆能自由通过小半径曲线，减少运行阻力与噪声，提高运行速度 便于安装弹簧减振装置，保证车辆具有良好的动力性能和运行品质 支承车体，承受并传递从车体至轮轨的各种载荷及作用力，使各轴重均匀分配 便于安装制动装置，传递制动力，满足运行安全要求 便于在转向架上安装牵引电机及减速装置，驱动轮对(或车轮)，使车辆沿着轨道运行 转向架为车辆的一个独立部件，便于转向架的互换和制造、维修 1.2转向架的组成 轮对轴箱装置 弹簧悬挂装置 构架或侧架 基础制动装置 电机及齿轮箱装置 1.2.1轮对轴箱装置 轮对：引导车辆沿钢轨的运动，传递车辆的重量外，以及轮轨之间的各种作用力 轴箱与轴承装置：联系构架和轮对的活动关节，使轮对的滚动转化为车体沿着轨道的平动 1.2.2弹性悬挂装置 减少线路不平顺和轮对运动对车体各种动态影响
轴箱悬挂装置（也称一系悬挂装置）－在轮对与构架 中央悬挂装置（也称二系悬挂装置）－构架与车体(摇枕)之间弹性悬挂装置包括弹簧装置、减振装置和定位装置等。 1.2.3构架或侧架 转向架的基础，把转向架各零、部件组成一个整体 承受、传递各作用力及载荷 满足各零、部件的结构形状及组装的要求 1.2.4基础制动装置 传递和放大制动缸的制动力，使闸瓦与轮对之间产生的转向架的内摩擦力转换为轮轨之间的外摩擦力(即制动力)
转向架结构原理及基本部件(讲课)
转向架结构原理及基本部件 产品研发中心.转向架室 2009年12月3日
目 录 一、转向架概述： (4) 1．运行的稳定性 (4) 2．通过曲线的良好性能 (5) 3．满足旅客舒适度的要求 (5) 二、转向架的作用、要求及基本组成 (6) 1、转向架的基本作用及要求： (6) 2、转向架的组成 (7) 三、转向架的分类 (8) 1、按转向架的轴数、类型及轴箱定位方式分类 (8) 1.1 轴数与类型 (8) 1.2 轴箱定位方式 (8) 2、按弹簧悬挂装置分类 (13) 3、按摇枕弹簧横向跨距分类 (14) 4、按垂向载荷的传递方式分类 (15) 4.1 车体与转向架之间的载荷传递 (15) 4.2 转向架中央（摇枕）悬挂装置的载荷传递 (16) 4.3 构架（侧架）与轴箱轮对之间的载荷传递 (17) 四、转向架主要部件介绍： (18) 1、轮对 (18) 2、构架和摇枕 (20) 3、弹簧减振装置 (20)
3.1 分类 (20) 3.2 车辆弹簧装置的主要作用 (20) 3.3 车辆上采用橡胶元件的优点 (21) 3.4 空气弹簧装置 (21) 4、基础制动装置 (23)
一、转向架概述： 支承客、货车车体并使之在轨道上运行的装置称为转向架，亦称走行部。转向架配置在车体下方，它在结构上是一个独立的部件。除了有轮对、轴箱、轴承和构架等基本部件外，在轮对与构架之间、构架与车体之间设有弹性元件，分别称为轴箱弹簧装置和中央弹簧装置（即车体悬挂装置）。其构造简图示如下： 转向架应具有的性能： 为了要确保列车安全、平稳地运行，转向架应具备以下性能： 1．运行的稳定性 由于铁路车辆的车轮踏面具有锥度，轮缘与钢轨侧面之间有间隙，因此车辆在运行中，压装在同一车轴上的左右两个车轮就会以不同的滚动直径与轨面接触。于是，轮对在前进的同时，还作周期性的左右运动，轮轴中心的运动轨迹如下图所示。轮对如此周而复始地运动就是所谓的蛇行运动。
铁道车辆转向架的分类
2.2铁道车辆转向架的分类 按转向架的轴数、类型及轴箱定位方式分类 由于车辆用途运行条件差异，制造维修方法的制约和经济条件等具体因素的影响，对转向架的性能结构参数和采用的材料及工艺等要求就要差别，因而出现了多种形式的转向架。我国国内目前使用的客车转向架、货车转向架就有几十种，各种转向架主要区别于转向架的轴数和类型，弹簧悬挂系统的结构与参数，垂向载荷的传递方式，轮对支撑方式，轴向定位方式，基础制动装置的类型安装，以及构架、侧架结构形式等诸多方面。 2.2.1按转向架的轴数、类型、及轴箱定位方式分类 (1) 轴数与类型 车辆所用的轴型基本上可分为B、C、D、E、F、G六种。轴直径越粗，容许轴重越大，但是大容许轴重要受线路和桥梁的强度标准的限制，一般货车采用B、D、E、F、G五种轴型，客车采用C、D两种轴型，随着我国铁路的发展，其趋势是发展重载和快速运输，因此新型货车主要运用E型轴，新型客车主要运用D型轴按轴数分类，转向架有二轴、三轴和多轴，转向架的轴数一般根据车辆总重和每根车轴容许的轴重确定，我国大多数客货车采用二轴转向架，一些大吨位货车及公务车等采用三轴转向架，在长大重载货车上用多轴转向架或转向架群。 (2) 轴向定位方式 ①固定定位：轴箱与转向架铸成一体，或是轴箱与侧架用螺栓及其他紧固件连接成为一个整体，使得轴箱和侧架之间不能任何相对运动。如图2.10a所示 ②导框式定位：轴向上有导槽，构架上有导框，构架的导框插入轴箱的导槽内，这种结构可以容许轴箱与构架之间沿着在垂向有较大的相对位移，但在前后、左右方向仅能在容许的范围内，有相对较小的位移。如图2.10b所示 ③干摩擦导柱式定位：安装在构架上的导柱及坐落在轴向弹簧托板上的支持环均装有磨耗套，导柱插入支持环，发生上下运动，两磨耗套之间是干摩擦。它的作用原理是轴箱橡胶垫产生不同方向的剪切变形，实现弹性定位作用。如图 2.10c所示 ④油导筒式定位：把安装在构架上的轴箱导柱和坐落在轴向弹簧托板上的导筒分别做成油缸和活塞的形式，导柱插入导筒，导柱上下移动时，油液可进出导柱的内腔，产生减振作用，它的作用原理是，当构架与轴箱之间产生水平方向的相对运动时，利用导柱与导筒传递纵向力和横向力，再通过轴箱橡胶垫传递轴箱体，使橡胶垫产生不同方向剪切变形，实现弹性定位作用。如图2.10d所示