高速动力车车体轻型化结构设计和减重机理探讨

通过对传统机车和高速机车受力状态及力流分布的比较分析，从结构强度和刚度出发，在满足高速机车运行和功能要求的条件下，借助于承载梁的合理布置以及梁截面式和尺寸的适当选择，充分发挥了各个梁件在车体结构中的作用，并大大提高了车体的整体刚度，从而使车体重量得到了大幅度降低，高速机车车体每延米重量约为０。５吨，比传统设计减轻了５０％还多。     

关于铁路货车车体刚度评定标准的分析与思考

综述了国外铁路货车车体刚度相关标准,对国内客货车车体刚度标准进行了溯源分析。通过国内外车体刚度标准的对比分析,提出了我国铁路货车车体刚度标准所关注的问题及建议。     

蜂窝梁弯曲变形的实用算法

基于对蜂窝梁抗弯刚度准确值的确定,对蜂窝梁弯曲变形计算中抗弯刚度既有取值进行评价。费氏空腹桁架比拟法过去长期用于估计蜂窝梁的挠度,其抗弯刚度倒数按实腹截面和空腹截面取算术平均值。对比结果表明,采用该刚度算法普遍高估了实际值,其原因在于开孔削弱了实腹梁段的抗弯效率,并提出了增大空腹截面刚度权重的加权平均法,提高了计算精度。虽然空腹截面抗弯刚度低估了蜂窝梁平均刚度,鉴于其形式简单,提出了直接采取空腹截面刚度表达式但折减其孔高的计算方法,具有实用价值。采用本文方法所得抗弯刚度值可直接代入经典力学公式计算蜂窝梁和局部蜂窝梁的弯曲挠度。     

高速列车车体传热系数数值计算分析

车体隔热性能是高速列车车体重要性能之一。利用CFD(计算流体动力学)数值模拟方法,分别采用二维截面法和三维部件法对某高速列车车体围护结构传热进行模拟,得到二维典型截面和三维典型部件的传热系数,经加权平均获得整车的车体传热系数。两种计算方法得到的车体传热系数相对误差仅为2.5%,在目前无法实现整车车体k值模拟计算的情况下,二维截面法和三维部件法都可以满足工程计算要求。与二维截面法相比,三维部件法建模速度快,更贴近实际车型,能更好地反映车体围护结构的薄弱环节。     

城轨车辆车体纵向刚度对连挂碰撞的影响

文章以某一轻轨车辆为对象,应用多体动力学软件SIMPACK对其连挂碰撞特性进行研究,验证其碰撞特性是否满足设计要求,并分析车体的纵向刚度对连挂碰撞的影响。结果表明车体纵向刚度在某一特定值范围内,最大冲击力和碰撞车辆加速度最大值均随着车体刚度的增加而显著增加,当车体纵向刚度超过某一特定值,最大冲击力和碰撞车辆加速度最大值均变化缓慢,逐渐趋于稳定。     

动力集中型动车组动力车车体强度分析

对某动力集中型动车组动力车车体进行结构强度分析,利用HyperMesh12.0软件建立车体有限元模型。依据UIC 566和EN 12663-1/2010标准确定车体的静强度载荷工况和疲劳强度载荷工况,基于von Mises应力评估车体结构静强度;根据DVS 1612标准的焊接钢结构疲劳强度方法评估车体的疲劳强度;在ANSYS软件中采用Block Lanczos法,对不带顶盖车体进行结构自由模态分析,评估车体刚度情况。通过对车体结构进行计算分析,动力车车体结构的设计满足强度和刚度相关要求。     

整备状态下的轨道交通车辆车体模态计算分析

推导了多自由度刚体振动系统振动频率和特征向量的解析方法,研究了轨道交通车辆车体设备悬挂方式及其垂向悬挂刚度与车体系统振动频率和车体各阶振幅之间的关系。以某轨道交通车辆车体模态分析为例,对车体模态分析过程中悬挂设备的模拟方法、车体内装和设备的刚度,以及乘客质量对车体一阶垂弯和扭转频率的影响进行了深入分析和试验对比。研究结果表明,设备悬挂方式和悬挂刚度的选择对车体频率有非常显著的影响;与试验相比,考虑设备悬挂刚度、内装和设备自身刚度时对车体主要振动模态有显著提升,应在车体结构设计时予以注意;乘客质量对车体主要振动模态频率几乎没有影响。     

牵引变压器连接刚度对车体与设备振动影响分析

建立了高速综合检测列车牵引变压器及其冷却单元与车体间的刚柔耦合力学模型,研究了利用模态叠加原理计算车体和附属设备耦合系统振动加速度的计算方法。利用数值仿真方法分析了牵引变压器和冷却单元与车体间的连接刚度对车体和设备振动的影响。     

铁道车辆车体的轻量化和高刚度化技术

文章从车体轻量化的目的和技术发展入手,以新干线车辆的车体为实例,介绍车辆设计轻量化、高刚度技术、铝型材与轻量化材料的应用技术等。并阐述在确保车体强度、刚度及车体结构符合设计的前提下,解决有效应用轻量化材料的技术问题。     

轨道刚度合理值评价指标的研究

通过现场轨道刚度与部件刚度实测、轨道动力响应测试、室内轨道部件刚度测试、道碴动三轴试验数据,以及轨道刚度对轨道动力特性和列车运行品质的影响的理论分析结果,提出我国60 kg*m-1钢轨线路轨道整体刚度和部件刚度的标称值范围,确定了评价轨道刚度合理与否的轮轨系统的动力学指标,并进行关键参数的敏感性分析.基于轨道结构受力合理、机车车辆走行性能不受影响、轨道几何状态变化平缓的角度考虑,提出了轨道刚度合理取值的评价指标及分析方法.     

抗侧滚扭力杆利弊及技术对策

为了克服抗侧滚扭力杆所产生的有害作用,应用抗侧滚等效刚度概念提出了改进的技术对策。抗侧滚等效刚度是指一个抗侧滚扭力杆机构对车体侧滚的总刚度贡献,并以折算到抗侧滚扭力杆转角上的等效刚度值给出。利用拉杆与车体之间橡胶节点的非线性刚度实现抗侧滚等效刚度的分段定义：即直线或曲线准静态通过时具有低刚度;顺坡段通过时则具有高刚度。多种车况仿真对比分析表明：根据空气弹簧高度控制的位移滞后特性,这一弹性连接方案可以获得比较理想的舒适度;同时,在顺坡段通过时也适度增强转向架对车体的抗侧滚刚度。     

30t轴重浴盆式敞车车体非线性分析

利用ANSYS软件建立了30 t轴重浴盆式敞车车体的有限元模型,并基于材料非线性和几何非线性特性对车体进行了分析,得到了车体结构的Von Mises应力云图和结构响应曲线。分析结果表明,车体结构的应力-应变响应曲线满足材料的本构关系,在规定的纵向压缩载荷下不会发生屈曲失稳现象,满足AAR M—1001《货车设计制造规范》的要求。     

抱轴式牵引电动机吊挂刚度的优化

采用多刚体动力学软件SIMPACK,在时域里建立了完整的抱轴式机车整车动力学模型,分析了牵引电动机吊挂刚度和电机点头转动惯量对电机各向振动加速度和机车动力学性能的影响。发现优化电机吊挂刚度可以改善其工作条件,特别是明显地减小电机垂向加速度,但机车整车性能几乎无变化。还比较了不同吊挂刚度电机的振动频率,指出车体振动频率低于2Hz可能是抱轴式电机吊挂刚度改变未明显影响车体振动的原因。     

双拉杆式机车转向架轴箱定位刚度分析

分析双拉杆式轴箱定位的纵横刚度组成,比较各橡胶元件参数对定位刚度的影响,建立了双拉杆式轴箱定位刚度的模型。工程化的轴箱定位刚度计算公式具有较高的计算精度,有利于轴箱定位橡胶元件的设计、制造和测试。     

HX_N5型内燃机车车轮非正常磨耗问题分析

针对HXN5型内燃机车在运营过程中出现的非正常磨耗问题展开研究,通过分析其试验数据,得出HXN5型机车非正常磨耗问题主要源自于机车一系导框间隙内的轮对定位刚度过小,由于导框间隙值设置较为合理,因此提出通过增大机车一系导框间隙内的水平定位刚度来改善车轮的非正常磨耗问题,建议刚度优化范围为0.54~0.72MN/m,最后对优化方案进行了动力学仿真分析,结果表明提高一系导框间隙内的水平定位刚度有利于提高机车横向稳定性,但会略微降低司机室的横向平稳性,对曲线段外轮脱轨系数影响不大。     

铁道车辆车体结构技术

以车底部、侧墙板、车顶板结构为重点,阐述了车辆的车体(薄壳)结构技术,并介绍了车体刚度与车体各部分的关系。     

CW-2系列转向架轴箱定位节点垂向刚度研究

介绍了CW—2系列转向架运用中出现的故障,结合轴箱定位结构分析了定位节点刚度较大带来的问题,并得出定位节点垂向刚度较大也是导致转向架出现较多运营可靠性问题的初步结论。利用动力学分析软件,计算了不同节点定位刚度对轮轨垂向力、构架垂向振动、节点处动态垂向力和车辆其他动力学性能的影响趋势,以TGV高速列车的2种转向架的试验比较进行了验证。