[發明專利]一種鐵路貨車轉向架整機疲勞試驗方法

有效

• 申請號: 201710349807.X
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107340147B
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 王雪軍;丁莉芬;劉鳳偉;姜瑞金;張良威
• 申請（專利權）人: 中車長江車輛有限公司
• 主分類號: G01M17/08
• 分類號: G01M17/08
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

本發明涉及機械領域，尤其是涉及一種鐵路貨車轉向架整機疲勞試驗方法。包括：步驟1、建立被測轉向架和典型車體的動力學模型，步驟2、根據線路實際情況設置線路參數，計算中用軌道不平順作激擾輸入。步驟3、對貨車模型進行動力學仿真計劃，步驟4、等到列車個速度等級運行工況下轉向架各部件的載荷?時間歷程，步驟5、進而利用雨流計數法對其進行數據統計分析，步驟6、確定出可以用于相關轉向架的載荷譜數據。因此，本發明具有如下優點：主要提出一種全新的試驗方法，開拓了鐵路貨車轉向架整機疲勞試驗的新領域，試驗臺的研究內容具有前瞻性和開拓性，能提高企業的試驗研究水平和技術創新能力。

技術領域

本發明涉及機械領域，尤其是涉及一種鐵路貨車轉向架整機疲勞試驗方法。

背景技術

轉向架是鐵路車輛運行的重要部件。由于車輛行駛在不同的區段，機車走行部件負荷條件也時常變化，加之軌道不平順等因素影響，使得零部件承受極為復雜的隨機載荷，因此轉向架零部件是典型的疲勞件。國內外相關科研院所、鐵路車輛研制單位、車輛運用部門都在轉向架的關鍵零部件疲勞研究方面開展了大量工作，但是關于轉向架整機疲勞可靠性還沒有形成確定或統一的標準。

現階段對轉向架零部件，如搖枕、側架、彈簧、輪軸等關鍵零部件有靜載荷及疲勞試驗方法和標準，轉向架整機疲勞試驗還沒有形成統一的標準。

然而，在轉向架長期服役過程中，還是出現了許多我們在設計之初未能考慮到的問題，如連接部件的松動及脫落、螺栓的剪斷、側架的傾斜、磨耗的不規律及由此引起的車輛動力學性能急劇下降等問題，甚至許多通過了疲勞試驗驗證的零部件出現了裂紋甚至斷裂，這些都是單獨研究轉向架零部件可靠性所無法發現的。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提出一種對轉向架整機除輪對軸承以外的構架組合及關鍵零部件進行整機疲勞試驗的方法。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：

一種鐵路貨車轉向架整機疲勞試驗方法，其特征在于，包括：

步驟1、建立被測轉向架和典型車體的動力學模型，并定義：

定義1：輪對、側架、搖枕、和車體等部件的彈性比懸掛系統的彈性要小得多，均視為剛體，即忽略各部件的彈性變形；

定義2：不考慮相鄰車輛的作用，即只考慮單獨一輛車的勻速運動；

定義3：不考慮鋼軌的彈性變形。

根據轉向架的結構特點，在分析中基于以下非線性約束因素：

約束因素1：輪軌非線性接觸幾何關系。

車輪踏面和軌面間具有非線性輪軌接觸幾何關系。

約束因素2：輪軌非線性蠕滑。在計算中先按Kalker線性理論確定蠕滑力，然后再用試探法修正為非線性值。

約束因素3：懸掛非線性。懸掛系統具有兩級剛度特性；側架與搖枕之間有橫向及縱向間隙，當兩者相對位移達到間隙時，連接剛度增加；搖枕和車體之間存在回轉摩擦力矩，其方向隨搖枕與車體的相對轉動速度方向的變化隨時變化。

步驟2、根據線路實際情況設置線路參數，計算中用軌道不平順作激擾輸入。由于軌道是由左右兩根鋼軌組成的，其不平順也是由左右鋼軌的不平順組成的。根據世界各國公布的軌道不平順譜，只要線路質量相當，其軌道譜也比較接近。在我國還沒有自己軌道譜的情況下，借用與我國線路情況相接近的軌道譜，其計算結果也基本符合實際情況。在計算時采用美國Ⅴ級線路譜，美國Ⅴ級線路不平順，并基于SIMPACK多體動力學軟件設置線路參數；

步驟3、對貨車模型進行動力學仿真計劃，

在動力學模型和輸入條件的基礎下，開展動力學仿真分析，具體步驟如下：