大型鐵路養(yǎng)路機(jī)械K4型轉(zhuǎn)向架疲勞可靠性研究.pdf

1、提速和重載是我國鐵路車輛的發(fā)展方向，通過線路實(shí)測編制出符合我國運(yùn)用現(xiàn)狀的縱向載荷譜，更新我國鐵路車輛的強(qiáng)度設(shè)計規(guī)范和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，已成為一項(xiàng)非常緊迫的工作。
　　 為實(shí)現(xiàn)鐵道部鐵路運(yùn)輸提速戰(zhàn)略，順利實(shí)現(xiàn)機(jī)車提速，需要考核120Km/h鐵路機(jī)車K4轉(zhuǎn)向架及各部件的可靠性。新型120Km/h機(jī)車K4型轉(zhuǎn)向架是一種技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行品質(zhì)良好的轉(zhuǎn)向架。其動力學(xué)性能可以滿足我國機(jī)車提速和新一代機(jī)車主型轉(zhuǎn)向架的要求，可在不同車種上裝車。但其結(jié)構(gòu)可靠

2、性和運(yùn)用可靠性還需進(jìn)一步進(jìn)行驗(yàn)證。為此昆明中鐵組織了120Km/h提速鐵路養(yǎng)路機(jī)械可靠性試驗(yàn)。本文在此基礎(chǔ)上針對轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)K4型進(jìn)行了系統(tǒng)可靠性研究。
　　 轉(zhuǎn)向架是鐵道車輛的核心關(guān)鍵部件。由原美國ABC-NACO公司研制成功的擺動式轉(zhuǎn)向架，該轉(zhuǎn)向架性能優(yōu)良、耐久性好。在1990年以后，廣泛應(yīng)用在對運(yùn)行速度和運(yùn)行品質(zhì)要求高的多種機(jī)車上，并先后出口到加拿大、英國、泰國、韓國等國家，目前累計已生產(chǎn)5萬余輛份投入運(yùn)用。為了更快地更好地將

3、美國和其他多個國家應(yīng)用為先進(jìn)、成熟的擺動式轉(zhuǎn)向架引入中國，株洲車輛廠以合資形式引進(jìn)美國技術(shù)，并和美國原ABC-NACO公司聯(lián)合，進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計。改進(jìn)設(shè)計是在保持原轉(zhuǎn)向架先進(jìn)的設(shè)計原理、結(jié)構(gòu)和成功的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，按照中國的鐵路標(biāo)準(zhǔn)及線路情況，即符合中國的界限、路況、軸重、制動距離及中國的制造、檢修、運(yùn)用的傳統(tǒng)要求等，研制了中國鐵路機(jī)車用擺動式轉(zhuǎn)向架。
　　 首先通過實(shí)測得到K4型轉(zhuǎn)向架各關(guān)鍵零部件上疲勞薄弱部位動應(yīng)力-時間歷程，再采用

4、雨流計數(shù)法確定其應(yīng)力譜。然后基于線性累積損傷理論及零件P-S-N曲線，運(yùn)用名義應(yīng)力法得到關(guān)于疲勞壽命的統(tǒng)計參數(shù)。再運(yùn)用線性回歸法找出其壽命的分布規(guī)律。
　　 在得到K4型轉(zhuǎn)向架關(guān)鍵零部件的壽命分布規(guī)律后，建立了K4型轉(zhuǎn)向架的系統(tǒng)可靠性模型。本論文中利用該模型，并運(yùn)用Miner法則、借助科學(xué)運(yùn)算語言MATLAB計算了給定壽命下K4型轉(zhuǎn)向架的系統(tǒng)可靠度。為提高K4型轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)可靠性和運(yùn)用可靠性提供基礎(chǔ)的分析數(shù)據(jù)。
　　 該

5、轉(zhuǎn)向架在運(yùn)用以來沒有對關(guān)鍵部件如搖枕、車架與輪對的服役疲勞應(yīng)力狀態(tài)做過較為準(zhǔn)確的測定于分析，無法準(zhǔn)確地預(yù)測這些關(guān)鍵部件的服役疲勞壽命與可靠性。因此在昆明中鐵和合作配合下，本論文結(jié)合線路試驗(yàn)、利用車輛載荷譜與有限元模型擬開展有關(guān)問題的研究。
　　 確定結(jié)構(gòu)危險部位及循環(huán)應(yīng)力史是做好疲勞壽命與安全性分析的必要環(huán)節(jié)。在缺乏系統(tǒng)合理方法的現(xiàn)狀條件下，本文針對這一問題，結(jié)合K4型轉(zhuǎn)向架線路試驗(yàn)檢測結(jié)果，開展基于有限元模擬的車輛關(guān)鍵部件循環(huán)