160km/h快捷货车转向架焊接构架强度和模态研究

摘要

当前，我国铁路货运正朝着重载和快捷化方向快速发展，对各类高性能新型货车的需求十分迫切。较重载运输而言，快捷货运的发展相对缓慢。为适应我国不断发展的铁路运输形势，尽快开行160km/h快捷货物列车已势在必行。
　　 解决货运提速的关键技术之一是研制快捷货车转向架。研究表明，焊接构架式转向架将是我国160km/h快捷货车必然采用的走行部技术模式。焊接构架作为快捷货车车体及转向架其他零部件的安装基础，是关键的承载和传力部件，因此其结构强度将直接决定车辆在使用寿命期限内的运行安全性和可靠性。基于此，论文主要针对快捷货车转向架焊接构架的强度问题，开展了以下研究工作：
　　 (1)介绍了新型160km/h快捷货车转向架的主要结构特点和性能参数，详细分析了焊接构架的组成结构，为后续确定焊接构架的作用载荷、载荷工况及建立正确合理的有限元计算模型提供基础；
　　 (2)通过比较和分析国内外现行机车车辆设计标准或规范，综合考虑新型快捷货车转向架动力学性能、结构特点等因素，提出按国际铁路联盟UIC系列标准评价焊接构架的结构强度，并依据相关设计标准确定出了焊接构架上的各向作用载荷和各种载荷工况；
　　 (3)在简要介绍有限元法基本原理基础上，根据焊接构架的结构和承载特点，建立起了准确而适用的有限元应力分析模型，进而依据确定出的作用载荷和载荷工况，首先计算焊接构架在模拟超常运用载荷工况下的静态承载性能，按照第四强度理论对其结构静强度进行评价；
　　 (4)在简要介绍金属结构疲劳相关理论基础上，依据确定出的作用载荷和载荷工况，计算焊接构架在模拟主要运用和特殊运用载荷工况下的动态承载性能，按照UIC试验标准规定的方法对其结构疲劳强度进行评价。
　　 (5)应用有限元法对焊接构架的固有振动特性进行了研究，确定了其自振频率和对应的模态振型。