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轮轨冲击对构架疲劳的影响

肖守讷 李华丽 阳光武 邓锐

肖守讷, 李华丽, 阳光武, 邓锐. 轮轨冲击对构架疲劳的影响[J]. 交通运输工程学报, 2008, 8(3): 6-9.
引用本文: 肖守讷, 李华丽, 阳光武, 邓锐. 轮轨冲击对构架疲劳的影响[J]. 交通运输工程学报, 2008, 8(3): 6-9.
Xiao Shou-ne, Li Hua-li, Yang Guang-wu, Deng Rui. Influence of wheel-rail impact on fatigue of bogie frame[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2008, 8(3): 6-9.
Citation: Xiao Shou-ne, Li Hua-li, Yang Guang-wu, Deng Rui. Influence of wheel-rail impact on fatigue of bogie frame[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2008, 8(3): 6-9.

轮轨冲击对构架疲劳的影响

基金项目: 

国家自然科学杰出青年基金项目 50525518

国家863计划项目 2006AA04Z406

国家自然科学创新研究群体科学基金项目 50521503

国家973计划项目 2007cb714700

详细信息
    作者简介:

    肖守讷(1964-), 男, 江苏沛县人, 西南交通大学教授, 从事机车车辆可靠性研究

  • 中图分类号: U260.331.8

Influence of wheel-rail impact on fatigue of bogie frame

More Information
    Author Bio:

    Xiao Shou-ne(1964-), male, professor, +86-28-86466543, snxiao@swjtu.cn

  • 摘要: 以三轴机车转向架构架为例, 建立其轮轨冲击的运动微分方程, 通过龙格-库塔积分法得到了轮轨冲击的载荷时间历程, 分析了轮轨动态冲击对构架疲劳寿命的影响。利用有限单元法建立了轮对、构架、车体的整体有限元模型, 采用瞬态动力学分析得到构架危险点的应力时间历程, 结合材料的S-N曲线以及疲劳损伤累积准则, 进行了构架的疲劳寿命计算, 得到轮轨低接头冲击下构架疲劳寿命。分析结果表明: 构架的应力响应并不与轮轨处的激励同时达到最大, 且在激励结束后有一较长的响应过程; 轮轨冲击对构架的疲劳影响较大, 尤其对轴箱弹簧座处的侧梁下盖板的寿命影响最为显著, 在25.0m轨长的错牙接头作用下, 其疲劳寿命为5.15×106km。

     

  • 图  1  轮轨冲击半车模型

    Figure  1.  Wheel-rail impact model of half of locomotive car

    图  2  错牙接头处轮轨冲击模型

    Figure  2.  Wheel-rail impact model at malocclusion joint

    图  3  冲击力曲线

    Figure  3.  Curve of impact force

    图  4  车体、构架与轮对整体模型

    Figure  4.  Whole model of car body, bogie frame and wheelsets

    图  5  构架与轮对有限元模型

    Figure  5.  Finite element model of bogie frame and wheelsets

    图  6  危险点的位置

    Figure  6.  Positions of dangerous points

    图  7  节点27312的应力曲线

    Figure  7.  Stress curve of node 27312

    图  8  节点30582的应力曲线

    Figure  8.  Stress curve of node 30582

    图  9  16Mn S-N曲线

    Figure  9.  S-N curve of 16Mn

    图  10  构架局部损伤分布

    Figure  10.  Damage distribution of local frame

    表  1  机车和轨道的基本参数

    Table  1.   Basic parameters of locomotive and track

    车辆 轨道
    名称 数值 名称 数值
    车体质量2Mc/kg 90 850 胶垫刚度Kp/(MN·m-1) 120
    构架质量Mf/kg 3 186 胶垫阻尼Cp/(kN·s·m-1) 75
    轮对质量Mw/kg 2 836 轨枕间距a/mm 545
    一系刚度Ks1 /(MN·m-1) 1.2 道床刚度Kb/(MN·m-1) 78.4
    一系阻尼Cs1 /(kN·s·m-1) 78.5 道床阻尼Cb/(kN·s·m-1) 58.8
    二系刚度Ks2/(MN·m-1) 15.0 错牙高度h/mm 5
    二系阻尼Cs2/(kN·s·m-1) 0 车轮半径R/mm 525
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    表  2  疲劳寿命分析结果

    Table  2.   Analysis result of fatigue life

    节点号 单元号 冲击次数 疲劳寿命/km
    27312 36018 2.06×108 5.15×106
    30582 43657 5.20×1014 1.30×1013
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2007-12-25
  • 刊出日期:  2008-06-25

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