大秦线2万吨重载列车车钩纵向载荷谱的试验研究及应用

论文摘要

摘要：中国铁路向重载方向发展,大秦线从2006年正式开行了2万吨重载组合列车。随着运量的增加,钩缓系统的使用条件变得更加恶劣。为了保证运行的安全,需要利用可靠的车钩载荷谱对钩缓系统进行疲劳分析,然而我国没有自己的车钩载荷谱,同时由于列车运行过程中工况的复杂性和特殊性使得我们无法直接借用国外已有的车钩载荷谱进行疲劳分析,因此,必须编制出适用于我国大秦线2万吨重载列车的车钩载荷谱。本文采用线路实测的方法完成了大秦线2万吨重载列车20个车钩纵向载荷-时间历程的测试,总结了车钩纵向载荷的分布规律,并编制出了20个车钩的重车和空车载荷谱,完成了钩舌的疲劳分析。为了利用10个测力车钩完成组合列车20个车钩的载荷测量,将10个测力车钩分别编组于前一万吨和后一万吨列车中,利用无人值守的测试设备通过两个来回的测试获得了完整的数据。在对原始数据进行滤波、平滑等处理后,一方面通过对所得的车钩载荷时间历程的分析,探讨了列车各个工况纵向力的产生和变化机理,总结了各工况下最大纵向力的发生位置。另一方面采用雨流计数法对各车钩进行了载荷谱的编制,并利用获得的二维谱,在考虑局部塑性的作用的情况下,采用局部应力应变法中的稳态法,完成了20个车钩疲劳寿命的计算。同时,考虑到车钩位置的随机性,编制了混合车钩谱,得到了普遍意义下大秦线车钩钩舌的疲劳寿命。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 选题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.3 本论文的研究内容
• 2 纵向车钩力的测试
• 2.1 试验内容和方案
• 2.1.1 试验方案
• 2.1.2 试验线路
• 2.1.3 编组情况
• 2.2 测试设备
• 2.2.1 车钩测力传感器
• 2.2.2 无人值守测试设备
• 2.2.3 频谱分析确定采集频率
• 2.3 测力车钩的静态标定
• 2.4 本章小结
• 3 载荷谱的数据处理及编制
• 3.1 载荷谱的数据处理
• 3.1.1 零漂处理
• 3.1.2 滤波处理
• 3.1.3 平滑处理
• 3.1.4 小波处理
• 3.1.5 雨流计数法
• 3.2 载荷谱的编制
• 3.2.1 波动中心法
• 3.2.2 变均值法
• max-F_min-频次)载荷谱'>3.2.3 (F_max-F_min-频次)载荷谱
• 3.2.4 累积频数曲线
• 3.3 本章小结
• 4 纵向载荷作用机理的研究
• 4.1 最大纵向力
• 4.2 列车起动
• 4.3 坡度运行
• 4.4 列车制动
• 4.5 本章小结
• 5 车钩疲劳裂纹萌生寿命估算
• 5.1 疲劳概述
• 5.1.1 金属材料的载荷寿命关系
• 5.1.2 疲劳寿命
• 5.1.3 疲劳裂纹萌生阶段寿命估算方法的选取
• 5.2 局部应力应变法计算钩舌寿命
• 5.2.1 确定钩舌的疲劳危险部位
• 5.2.2 载荷谱的确定
• 5.2.3 E级钢循环应力应变关系及参数确定
• 5.2.4 应变-寿命关系及参数确定
• 5.2.5 疲劳强度降低系数选择
• 5.2.6 疲劳累积损伤计算方法选择
• 5.2.7 钩舌裂纹萌生寿命估算
• 5.3 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 存在的缺陷及展望
• 参考文献
• 作者简历