自导向机车转向架橡胶弹性元件研制

摘要

随着机车转向架技术水平的提升，转向架的结构越来越复杂，用到的橡胶弹性元件也越来越多，对橡胶弹性元件的性能要求也越来越高，特别是如橡胶堆、球铰等产品普遍都提出了更严格的多向性能要求，为适应这种需求，有必要对橡胶弹性元件进行深入研究，掌握橡胶弹性元件各向刚度匹配的设计技巧。
　　本文的主要工作是海外客户的某型自导向机车转向架橡胶弹性元件的研制，该转向架结构复杂零部件多，用到了大量的橡胶弹性元件，其中主要的橡胶弹性元件如橡胶堆、球铰等类产品普遍都提出了多向性能要求，本文通过这些产品的研制，研究橡胶弹性元件各向刚度匹配的设计方法，总结橡胶层数对刚度变化影响的规律。
　　本文利用有限元分析工具对橡胶堆旁承进行了多种方案的对比，通过这几种不同方案的橡胶堆计算结果的对比，总结出了橡胶堆层数对橡胶堆的压缩方向刚度与剪切方向刚度的影响，即在给定的尺寸范围内，层数多，则压缩刚度大，剪切刚度小，层数少，则压缩刚度小，剪切刚度大。按照橡胶变形的方式，球铰类产品的径向为橡胶的压缩方向，扭转方向为橡胶的剪切方向，即在给定的尺寸范围内，层数多，则径向刚度大，扭转刚度小，层数少，则径向刚度小，扭转刚度大。对于计算合格的橡胶堆和球铰进行样件试制并通过试验验证证明有限元分析计算的结果是准确的，间接证明了橡胶层数对刚度性能的影响的规律是正确的。
　　最后本文分析了橡胶弹性元件在转向架上应用情况，总结了在选用橡胶弹性元件时应根据载荷及位移等应用工况的特点，合理选择橡胶弹性元件的类型，充分发挥橡胶弹性元件的优点。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 铁路机车转向架的发展概况

1．1．1 蒸汽机车走行部

1．1．2 内燃机车和电力机车转向架

1．2 机车转向架橡胶弹性元件的应用情况

1．2．1 橡胶弹性元件在一系悬挂上的应用

1．2．2 橡胶弹性元件在二系悬挂上的应用

1．2．3 橡胶弹性元件在弹性吊挂方面的应用

1．2．4 橡胶弹性元件在缓冲限位方面的应用

1．2．5 橡胶弹性元件的其它应用

1．3 本文的主要研究工作

第2章 自导向转向架及其橡胶弹性元件

2．1 橡胶堆类产品

2．1．1 二系橡胶堆旁承

2．1．2 二系牵引垫

2．2 球铰类产品

2．2．1 一系牵引球铰

2．2．2 平衡臂轴衬

2．2．3 电机吊杆球铰

2．2．4 曲柄轴衬

2．3 二系横向止挡

2．4 剪切三明治

2．5 空气导管

2．6 本章小结

第3章 橡胶弹性元件的特点及研制方法

3．1 橡胶堆的特点

3．1．1 橡胶堆的结构特点

3．1．2 橡胶堆的性能特点

3．1．3 橡胶堆的应用特点

3．2 橡胶球铰的特点

3．2．1 橡胶球铰的结构特点

3．2．2 橡胶球铰的性能特点

3．2．3 橡胶球铰的应用特点

3．3 橡胶弹性元件的研制方法

3．3．1 明确设计输入

3．3．2 产品设计

3．3．3 样件生产及试验验证

3．4 本章小结

第4章 转向架橡胶堆旁承的研制

4．1 橡胶堆旁承的方案确定

4．1．1 橡胶堆旁承初始方案的确定

4．1．2 橡胶堆旁承的有限元分析

4．1．3 橡胶堆旁承结构的确定

4．2 产品试制与试验验证

4．2．1 产品试制

4．2．2 垂向刚度性能试验

4．2．3 纵向刚度性能试验

4．2．4 横向刚度性能试验

4．2．5 静态刚度试验结果

4．3 本章小结

第5章 转向架一系牵引球铰的研制

5．1 一系牵引球铰的方案确定

5．1．1 一系牵引球铰初始方案的确定

5．1．2 一系牵引球铰的有限元分析

5．1．3 一系牵引球铰结构的确定

5．2 产品试制与试验验证

5．2．1 产品试制

5．2．2 径向刚度性能试验

5．2．3 轴向刚度性能试验

5．2．4 偏转刚度性能试验

5．2．5 扭转刚度性能试验

5．2．6 静态刚度试验结果

5．3 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文情况