铁路货车交叉支撑转向架交叉支撑装置疲劳寿命研究

论文摘要

近年来,随着铁路又好又快发展战略的实施,我国铁路已经进行了第六次大提速,主要铁路干线提速区段的最高运行速度已达160km/h以上,今后我国铁路旅客运输还将进一步全面提速。由于我国铁路网基本上是客车、货车共线运输的铁路网,随着客运速度的提高,要求货运速度相应提高,因此第六次大提速时,对铁路货车也进行了首次提速。转K2型、转K6型交叉支撑转向架是由齐车公司研发制造的,是铁路货车主型提速转向架之一,最高商业运行速度可达120km/h;其中交叉支撑装置是引进SCT公司的侧架下交叉支撑技术,交叉支撑装置可以提高转向架的抗菱刚度,从而提高了车辆的运行速度和稳定性。交叉支撑装置是交叉支撑转向架中起提速作用最重要的部件,为部件焊接结构,其承受的载荷主要是车辆运行中的动载荷,包括左右侧架承受着由轮对传来的轮轨垂向、横向动作用力和冲击振动等复杂的动力作用;在扭曲线路上两侧架产生反向点头位移等复杂的交变动应力。因此交叉支撑装置的制造质量特别是焊接质量的好坏将直接影响车辆运行的安全可靠。本文通过对交叉杆端头环焊缝、扣板直焊缝等各部位裂纹的分析,找出了其断裂机理及与疲劳寿命的相关因素。以此为依据对交叉杆的焊接工艺及其相关联的因素进行了改进,经过细化晶粒焊接、杆身抛光、压型等工艺试验确定了相关的工艺参数。为检验工艺改进的效果,还对杆身与扣板焊缝、杆身与端头等主要焊缝做了疲劳寿命分析,进行了交叉杆疲劳试验及实际运用考验,最终证明交叉杆制造工艺的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 铁路货车转向架提速方式简介
• 1.1.2 交叉支撑转向架工作原理
• 1.1.3 交叉支撑装置受力分析
• 1.1.4 交叉支撑装置疲劳强度低的危害
• 1.2 本文的基本内容
• 1.3 本课题的可行性及意义
• 第二章 下交叉支撑转向架与交叉杆制造工艺
• 2.1 下交叉支撑转向架
• 2.1.1 转向架主要性能与参数
• 2.1.2 转向架主要结构
• 2.2 交叉杆制造工艺
• 2.2.1 主要技术参数
• 2.2.2 交叉杆研制过程
• 2.2.3 交叉杆主要制造工艺介绍
• 2.3 本章小结
• 第三章 交叉杆疲劳裂纹断裂机理
• 3.1 疲劳断裂的机理分析
• 3.1.1 疲劳破坏特点
• 3.1.2 影响接头疲劳强度的主要因素
• 3.2 端头焊接接头疲劳失效分析
• 3.2.1 端头焊接接头概述
• 3.2.2 环形焊缝疲劳断裂分析
• 3.3 端头焊接接头疲劳试验
• 3.3.1 试样形状及尺寸
• 3.3.2 试验设备及试验参数
• 3.3.3 试验结果
• 3.3.4 试验结果分析
• 3.3.5 端头焊接接头疲劳试验主要结论
• 3.4 扣板疲劳断裂失效分析
• 3.4.1 交叉杆扣板疲劳破坏概况
• 3.4.2 交叉杆材料化学成分及力学性能
• 3.4.3 钢管疲劳断裂分析
• 3.4.4 扣板U 形焊缝疲劳断裂分析
• 3.4.5 扣板疲劳断裂失效小结
• 3.5 扣板纵焊缝疲劳试验
• 3.5.1 材料及试验方法
• 3.5.2 疲劳试验结果
• 3.5.3 试验结果分析
• 3.5.4 扣板纵焊缝焊接接头疲劳试验小结
• 3.6 本章小结
• 第四章 交叉杆疲劳寿命试验条件研究
• 4.1 交叉杆疲劳试验加载条件研究
• 4.1.1 交叉杆受力分析
• 4.1.2 交叉杆动应力测试与载荷谱
• 4.1.3 交叉杆疲劳危险部位分析
• 4.2 交叉杆室内静载标定与动载标定
• 4.3 交叉杆疲劳试验加载条件确定
• 4.3.1 加载方式
• 4.3.2 加载水平力谱
• 4.3.3 交叉杆疲劳试验抽样原则
• 4.4 本章小结
• 第五章 交叉杆制造工艺改进
• 5.1 产品现状调研
• 5.2 交叉杆杆身及扣板压型工艺改进
• 5.2.1 杆身与扣板压型尺寸实测
• 5.2.2 方案实施
• 5.3 扣板焊缝细化晶粒工艺试验
• 5.3.1 细化晶粒工艺试验结果
• 5.3.2 改进后的焊接工艺
• 5.4 端头环焊缝的焊接工艺改进
• 5.5 交叉杆制造工艺改进的可靠性验证
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 工程硕士研究生简历
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢