轴箱转臂定位球铰载荷谱编制研究

摘要

铁道车辆一系弹性元件工作环境恶劣，受力复杂，弹性元件产品设计会受到转向架的结构、限界、轴箱定位形式与结构、运营线路、运营速度等诸多条件的影响。弹性元件产品的可靠性一直都是工程界最关心的问题之一，特别对橡胶产品而言，台架试验是验证其可靠性的重要手段，也是产品设计改进的重要参考依据。因此，试验的合理性将直接左右对橡胶产品可靠性的判断，而对台架试验合理性影响最大的因素就是疲劳试验条件（疲劳试验谱）。本论文以某地铁转向架轴箱转臂定位球铰为对象，研究一种橡胶弹性元件疲劳程序载荷谱的编制方法。
　　基于转臂定位橡胶球铰在研发生产和实际应用中出现的问题，本文对目前两种主要轴箱转臂定位装置类型进行了分析研究，根据某地铁整车动力学参数，利用SIMPACK软件建立整车动力学仿真模型，通过动力学性能计算，比较了在两种不同类型下，转臂定位球铰在车辆运行中所起的不同作用和不同的受力情况，阐明合理工况下的载荷谱对橡胶产品疲劳试验的重要性。论文根据实际运营线路参数，进行线路设计输入分析和线路工况设计，对转臂定位球铰在时域及频域进行动力学仿真计算，根据计算结果，对作用在产品上的随机载荷时间历程进行雨流处理，同时运用加速疲劳试验方法和波动中心法，编制出能够在实验室执行的程序载荷谱块。在此基础上，在实验室利用疲劳试验机对转臂定位球铰进行疲劳加载，试验条件分别为程序载荷谱块和常规疲劳试验条件，通过对比分析两种疲劳试验结果，验证了本文编谱方法的合理性，为橡胶弹性元件的抗疲劳设计提供了重要参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究的背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本文研究的主要内容

第2章 转臂定位球铰载荷特性

2．1 使用弹性球铰的轴箱定位装置

2．2 轴箱定位装置的定位球铰

2．2．1 轴箱转臂定位装置的形式

2．2．2 轴箱转臂定位球铰研究

2．3 多体动力学在疲劳方面的应用

2．4 整车动力学参数化建模

2．5 动力学仿真计算

2．5．1 计算模型设置说明

2．5．2 动力学计算结果

2．6 动力学计算结果分析

2．6．1 弹性定位

2．6．2 弹性支撑

2．7 本章小结

第3章 载荷谱

3．1 载荷谱简述

3．1．1 载荷谱的定义

3．1．2 载荷谱的类型

3．1．3 编谱的定义及具体要求

3．2 雨流计数

3．2．1 循环计数法

3．2．2 疲劳载荷的表征方法

3．3 金属件疲劳载荷谱编制方法

3．3．1 等效常幅值谱

3．3．2 变幅值程序谱块

3．4 本章小结

第4章 基于实际线路工况的动力学计算

4．1 线路设计输入

4．2 线路设计输入分析

4．3 线路工况设计

4．4 在时域及频域的动力学计算结果及统计

4．4．1 直线通过结果

4．4．2 曲线通过结果

4．4．3 多种工况时域垂向载荷结果统计表

4．5 本章小结

第5章 载荷谱编制及疲劳试验对比

5．1 对随机历程进行雨流处理

5．1．1 各个工况时域计算结果的雨流处理

5．1．2 14个工况雨流矩阵合成

5．1．3 加速疲劳试验

5．2 雨流矩阵统计

5．2．1 循环统计

5．2．2 载荷谱块编制

5．3 疲劳试验对比

5．3．1 常规疲劳试验条件下的结果

5．3．2 随机载荷程序载荷谱疲劳加载条件下的结果

5．4 本章小结

结论及展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及获得的专利