大功率货运机车HXD2转向架橡胶弹性元件研制

摘要

转向架是铁路机车车辆重要走行部件，机车转向架的一些关键部位都采用橡胶弹性元件，用来提高转向架性能，这充分显示出了橡胶弹性元件的优越性。橡胶弹性元件大量应用于铁路机车车辆转向架一、二系悬挂、电机吊挂、牵引系统等部位，起柔性连接、减振、隔振作用，是转向架重要的组成部件。随着铁路装备技术的发展，机车载重和速度的提高，橡胶弹性元件在铁路机车转向架上的应用将更加广泛。
　　HXD2机车是中国北车大同机车有限公司开发的一种大功率交流传动机车，该车自在大秦线批量投入运用以来，显示出了良好的动力学性能和运用可靠性。
　　本文以HXD2机车轴箱拉杆橡胶关节、牵以引橡胶关节的安装位置、外形尺寸、静态刚度和疲劳寿命要求信息，作为橡胶弹性元件设计输入。以这些设计输入为基础对轴箱拉杆橡胶关节、牵引橡胶关节进行了结构设计，通过采用ABAQUS软件对其进行有限元分析计算，同时参考以往开发的典型橡胶弹性元件，提出了产品设计方案，并进行了试制和试验验证。
　　在通过试制并试验验证，设计的橡胶元件满足了产品静态刚度性能后，对HXD2型机车两种橡胶弹性元件进行了全面的型式试验，试验结果均满足了技术输入要求，可以装车运用。
　　HXD2型机车通过2万t牵引试验，正式在大秦线投入运行，表现了优越的重载牵引性能。尽管如此，由于对工况恶劣情况以及产品受载情况考虑不足，这两种关键橡胶弹性元件在运用一段时间后都出现了一些问题，通过对其实际工况的分析，制定了解决措施，对结构进行了优化，试验验证和装车运用情况表明改进后产品的可靠性得到了明显提高。
　　通过HXD2型机车转向架用橡胶弹性元件的开发，积蓄了宝贵的开发经验，为后续新产品的开发打下了坚实的基础。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 机车转向架发展历史

1．2 机车转向架的组成和功能

1．3 经典转向架结构简介

1．3．1 DF8B型机车转向架简介

1．3．2 DF11型机车转向架简介

1．3．3 SS9型机车转向架简介

1．3．4 HXN3型机车转向架简介

1．4 橡胶弹性元件国内外研究应用现状

1．5 本文的主要研究工作

第2章 HXD2机车橡胶弹性元件

2．1 机车基本情况介绍

2．2 HXD2转向架结构特点

2．3 转向架用橡胶弹性元件

2．4 本章小结

第3章 轴箱拉杆橡胶关节

3．1 使用概况

3．2 技术输入

3．2．1 设计空间尺寸

3．2．2 主要技术参数

3．3 结构设计

3．3．1 设计要点及难点

3．3．2 橡胶材料弹性模量特点

3．3．3 锯齿啮合结构的由来

3．3．4 锯齿啮合橡胶关节结构特性

3．4 有限元计算

3．4．1 基本假设、单位系统

3．4．2 材料参数

3．4．3 分析模型的建立

3．4．4 载荷条件

3．4．5 计算结果

3．5 试验验证

3．5．1 试验加载过程

3．5．2 试验结果

3．6 在线产品运用情况

3．6．1 运用情况介绍

3．6．2 原因分析

3．7 结构优化

3．7．1 结构优化方案

3．7．2 有限元分析对比

3．7．3 有限元分析结论

3．7．4 橡胶材料分析对比

3．8 疲劳试验对比

3．8．1 疲劳条件转换

3．8．2 试验验证

3．9 本章小结

第4章 牵引橡胶关节

4．1 使用概况

4．2 技术输入

4．2．1 设计空间尺寸

4．2．2 主要技术参数

4．3 结构设计

4．4 有限元计算

4．4．1 基本假设、单位系统

4．4．2 材料参数

4．4．3 分析模型的建立

4．4．4 计算结果

4．5 试验验证

4．5．1 试验加载过程

4．5．2 试验结果

4．6 在线产品运用情况

4．6．1 原因分析

4．6．2 各车型牵引球铰应力应变对比

4．6．3 结论

4．7 结构优化

4．7．1 优化方案

4．7．2 产品结构优化

4．7．3 产品试验验证

4．7．4 验证小结

4．7．5 改进产品运用情况

4．8 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献