货车弹性体缓冲器性能研究

摘要

车钩缓冲装置是铁路机车车辆的重要部件之一。其作用是：吸收列车车辆间的纵向冲动能量，吸收编组调车作业的冲击能量，降低列车纵向冲动作用及调车作业中对车辆结构和运载货物的破坏作用，延长车辆的使用寿命和减少货物的损坏。随着铁路跨越式发展战略的实施，机车车辆运用条件发生了巨大的变化。货车运行速度、车辆载重及列车牵引重量和车辆编组辆数不断增加，导致列车纵向冲动呈非线性增长；同时，车辆周转天数不断降低、取消货车辅修修程延长货车厂、段修周期及关键部件的质量保证期。这些都对铁路货车及其零部件的技术性能和使用安全可靠性提出了新的更高要求。作为机车车辆中起缓冲作用的重要部件之一，提高其性能要求对满足机车车辆的跨越式发展需要有着重要的意义。 本论文根据国、内外车钩缓冲器的发展趋势及国内铁路重载高速发展的需要，提出了新型车钩缓冲器的具体性能指标要求。并以此为依据提出了新型弹性体缓冲器的设计方案。本文又利用大型有限元软件--ABAQUS软件对弹性体缓冲器中的弹性体的结构进行优化设计并通过优化确定了弹性体产品自由面的最优形状。与优化前的产品比较，优化后的产品的载荷——位移曲线的形状发生变化，达到了在不改变最大载荷值的情况下提高产品的容量的目的，最终根据优化分析结果完成了产品的试制工作。为验证优化效果，本研究对试制的产品进行落锤容量试验，落锤耐久试验和冲击试验等试验。试验结果表明：优化后的两个弹性体车钩缓冲器的容量与优化前相比分别提高了13.99﹪和14.92﹪，达到74.71kJ及77．47kJ，容量值均大于70kJ，而且缓冲器的冲击速度超过lOkm／h，满足新型缓冲器设计要求。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1国外铁路货车车钩缓冲器发展概况

1.1.1美国铁路货车车钩缓冲器发展概况

1.1.2前苏联及南非等国铁路货车车钩缓冲器发展概况

1.2我国铁路货车车钩缓冲器的发展概况

1.2.3 MX-1和MX-2型橡胶缓冲器

1.2.4 G2型缓冲器

1.2.5 MT-2型与MT-3型缓冲器

1.2.6 ST型缓冲器

1.3研究背景

1.4本论文的主要工作

第2章 新型缓冲器的性能指标的确定

2.1结构型式尺寸及行程的确定

2.2容量的确定

2.2.1调车作业工况对缓冲器所需要的容量

2.2.2采用牵引杆装置的列车和单元车组调车编组时对缓冲器容量的要求

2.3阻抗力的确定

2.4冲击速度要求的确定

2.5能量吸收率的确定

2.6新型缓冲器性能参数汇总

2.7本章小结

第3章 新型缓冲器的结构形式及工作原理

3.1新型缓冲器的结构形式

3.1.1技术性能先进性原则

3.1.2可靠性原则

3.1.3便于维护和检修的原则

3.1.4互换性原则

3.1.5与国际标准接轨的原则

3.2弹性体缓冲器工作原理简述

3.3本章小结

第4章 新型弹性体缓冲器的结构优化

4.1弹性体缓冲器性能研究

4.2有限元原理及弹性体材料本构模型研究

4.2.1有限元分析原理简介

4.2.2 ABAQUS软件简介

4.2.3典型的弹性体本构模型

4.2.4本构模型数据的采集

4.2.5 Ogden本构模型中各系数的求解方法

4.2.6确定弹性体材料Ogden模型的各项系数值

4.3弹性体有限元分析研究

4.3.1弹性体有限元分析模型

4.3.2弹性体有限元模型的边界条件

4.3.3弹性体的刚度分析结果

4.3.4有限元仿真结果分析

4.4弹性体结构优化

4.5本章小结

第5章 弹性体缓冲器试验研究

5.1弹性体缓冲器落锤容量试验

5.1.1落锤容量试验目的

5.1.2落锤容量试验方法

5.1.3容量试验考核标准

5.1.4落锤容量试验结果

5.2弹性体缓冲器冲击试验

5.2.1冲击试验目的

5.2.2冲击试验方法

5.2.3冲击试验考核标准

5.2.4冲击试验结果

5.3弹性体缓冲器耐久及坚固试验

5.3.1耐久及坚固试验目的

5.3.2耐久试验方法

5.3.3耐久性试验考核标准

5.3.4坚固试验方法

5.3.5坚固性试验考核标准

5.3.6落锤耐久和坚固试验结果

5.4弹性体缓冲器耐久和坚固后的冲击试验

5.4.1冲击试验标定目的

5.4.2冲击试验标定方法

5.4.3冲击标定试验考核标准

5.4.4冲击标定试验结果

5.5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