重载货车副构架径向转向架研究

摘要

重载运输是一种十分重要的铁路运输组织方式，以其运量大、成本低在世界范围内迅速发展。从上世纪80年代开始，世界经济飞速发展，在美国、加拿大、南非、澳大利亚、俄罗斯、巴西等国家铁路重载运输也发展迅猛，轴重普遍达到29t以上，甚至达到40t。世界各国成功研制出了轴重大、自重轻、载重高、动力作用低的重载货车。为保证运输能力的大幅度提升，转向架轴重也不断提高，以满足重载运输的需要。世界各国不断研究新技术，以提高单车载重，已成功开通万t级列车来提高运输能力。在我国大秦专线上也成功开行了两万t级煤炭运输单元列车，让我国一跃成为世界铁路运输效率最高的国家。但由于我国路线路桥原因，最大轴重仅限于25t，严重研制我国重载运输的飞速发展，技术上同世界其它国家还存在很大的差距。
　　轴重和运量的增加将导致轮轨磨耗加剧。除直道上的钢轨磨耗外，小半径和较大半径曲线上的磨耗率都有所增大。通过设置附加的剪切刚度，径向转向架能够兼顾车辆的直线稳定性和曲线通过安全性。装用径向转向架的车辆在通过曲线时的冲角更小，能够有效降低轮轨磨耗。因此，在我国铁路货车中推广径向转向架将进一步提高重载铁路的经济性。
　　本文在国内外货车转向架的发展历程和现状出发，根据转向架实际运行情况，提出在低动力重载转向架的基础上，确定重载转向架的研究思路。把重载货车副构架径向转向架作为本文的研究方向，对转向架的结构型式，性能参数进行设计优化工作，利用现代化仿真分析手段，对转向架重要零部件进行必要的静强度和疲劳分析，实现参数的优化。对副构架径向转向架配装100t浴盆敞车径向动力学分析，反复优化其结构参数;完成样机试制，对关键零部件进行了相应的疲劳试验。各种计算和试验结果均满足设计要求。
　　本文通过对进行结构分析优化，对强度、动力学的评定，完成了32.5t轴重副构架径向转向架的设计，为我国设计大轴重径向转向架积累了经验，实现大轴重转向架研究的突破。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 我国铁路货车运输现状

1．2 国内重载货车转向架的发展及现状

1．3 国外重载货车转向架的发展及现状

1．3 本章小结

第2章 重载货车转向架的选型

2．1 国内外低动力作用货车转向架

2．1．1 国外典型低动力作用货车转向架

2．1．2 国内低动力作用货车转向架

2．2 重载货车转向架的要求及研制思路

2．2．1 研制大轴重货车对转向架研制要求

2．2．3 重载货车转向架研制思路

2．2．4 重载货车转向架研制方向

2．3．本章小结

第3章 径向转向架的基本模式及原理

3．1 径向转向架机理

3．1．1 直线稳定性

3．1．2 曲线通过性

3．2 副构架径向转向架的设计原理

3．3 本章小结

第4章 副构架径向转向架结构设计优化

4．1 主要技术参数的确定

4．2 转向架主要结构

4．3 主要结构特点

4．4 本章小结

第5章 关键零部件强度分析

5．1 侧架强度分析

5．1．1 有限元分析模型

5．1．2 静载荷和静强度分析

5．1．3 疲劳强度分析

5．2 摇枕强度分析

5．2．1 有限元分析模型

5．2．2 静载荷及静强度分析

5．2．3 疲劳强度分析

5．3 径向装置强度分析

5．3．1 有限元模型

5．3．2 静载荷和静强度分析

5．3．3 疲劳强度分析

5．4 本章小结

第6章 副构架径向转向架动力学分析

6．1 计算模型及原始参数

6．1．1 计算模型

6．1．2 计算原始参数

6．2 车辆动力学性能标准

6．3 车辆运行稳定性计算

6．3．1 车辆运行稳定性计算原理

6．3．2 蛇行临界速度计算结果

6．4 车辆直线运行性能计算

6．4．1 车辆直线运行性能计算原理

6．4．2 车辆运行平稳性计算结果

6．4．3 车辆直线运行安全性计算结果

6．5 动态曲线通过性能计算

6．5．1 动态曲线通过性能计算原理

6．5．2 动态曲线通过性能计算结果

6．6 动力学计算结论

6．7 本章小结

第7章 副构架转向架关键零部件疲劳试验

7．1 侧架疲劳试验

7．2 摇枕疲劳试验

7．3 径向装置疲劳试验

7．4 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的论文及科研成果