车轮偏心引起转向架振动性能分析

论文摘要

铁路运输的发展极大的促进了国民经济的进步。随着改革开放与经济的发展,铁路的高速化已经势在必行。截止2007年4月18日零时起,全国铁路实施了六次大提速。伴随着列车运行速度的提高,车辆各部件的振动问题也开始显露,特别是转向架垂向振动尤为突出。旅客长期乘坐在不断振动的车厢中会感到疲劳。剧烈的振动会使车辆运行品质下降,导致某些部件频繁发生故障,危及行车安全。执行哈尔滨至北京的Z15/16次列车为最新制造的25T型客车,其转向架为CW—200K型。该转向架在列车运行初期,总体情况较为平稳,但在走行30万km后出现了一系垂向油压减振器漏油失效,个别车出现轴箱弹簧外卷折断,危及行车安全。本文运用车辆动力学理论与方法,建立了传统车辆垂向振动模型和车辆—轨道耦合集总参数垂向振动模型,并确定了模型中各个参数的取值。通过对模型的处理,使其符合实际情况。依据模型建立车辆系统垂向振动的动力学方程。利用Visual Fortran编制程序求解振动方程,分别得到了两个模型在谐波轨道激励和伪随机轨道激励下转向架构架的垂向振动位移响应。依据转向架构架垂向振动位移响应得到了轴箱弹簧的应力变化。将轴箱弹簧的应力变化结合疲劳分析理论对轴箱弹簧的疲劳寿命和达到疲劳寿命时车辆的运行里程进行了评估和判断。本文通过计算机模拟分析了车轮偏心对轴箱弹簧失效的影响程度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 绪论
• 一、本课题研究的背景
• 二、本课题研究问题的提出
• 三、本课题的研究方法及论文工作内容
• 第一章 车辆—轨道动力学模型及数值分析方法
• 1.1 概述
• 1.2 车辆—轨道垂向系统统一模型
• 1.2.1 车辆—轨道耦合动力学的基本思想
• 1.2.2 车辆—轨道垂向耦合系统统一模型的建立
• 1.2.3 车辆振动微分方程
• 1.2.4 轨道结构振动微分方程
• 1.2.5 车辆—轨道垂向耦合关系
• 1.3 本文采用的模型
• 1.3.1 传统的车辆垂向振动模型
• 1.3.2 车辆—轨道耦合系统的等效集总参数简化模型
• 1.4 数值分析方法
• 本章小结
• 第二章 结构疲劳强度分析及寿命估算
• 2.1 概述
• 2.2 影响结构疲劳强度的主要因素
• 2.3 确定疲劳寿命的方法
• 2.4 名义应力法估算结构疲劳寿命
• 2.4.1 名义应力法估算结构的疲劳寿命步骤
• 2.4.2 等应力幅情况下的寿命估算
• 2.4.3 变应力幅情况下的寿命估算
• 本章小结
• 第三章 传统车辆动力学模型的数值分析
• 3.1 概述
• 3.2 传统车辆系统动力学模型
• 3.3 车辆系统垂向振动计算
• 3.3.1 谐波轨道激励的计算
• 3.3.2 伪随机轨道激励的计算
• 本章小结
• 第四章 车辆—轨道耦合集总参数模型的数值分析
• 4.1 概述
• 4.2 车辆—轨道耦合系统的等效集总参数模型
• 4.2.1 轨道集总参数的变换方法
• 4.2.2 车辆—轨道耦合系统的垂向振动方程
• 4.3 车辆—轨道耦合系统垂向振动计算
• 4.3.1 谐波轨道激励的计算
• 4.3.2 伪随机轨道激励的计算
• 4.4 两种不同车辆模型计算结果比较
• 本章小结
• 第五章 轴箱弹簧的疲劳强度分析
• 5.1 概述
• 5.2 弹簧的轴向特性计算
• 5.3 轴箱弹簧的疲劳强度分析
• 5.3.1 第一模型中谐波轨道激励下轴箱弹簧的疲劳强度分析
• 5.3.2 第一模型中伪随机轨道激励下轴箱弹簧的疲劳强度分析
• 5.3.3 第二模型中谐波轨道激励下轴箱弹簧的疲劳强度分析
• 5.3.4 第二模型中伪随机轨道激励下轴箱弹簧的疲劳强度分析
• 5.4 两种不同模型轴箱弹簧疲劳强度对比
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 车辆与轨道参数
• 附录B 第二模型伪随机轨道激励的计算程序
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢