基于线路实测载荷的转向架构架台架试验方法研究

作     者：陶桂东 王文静 冯永华 李广全 TAO Guidong;WANG Wenjing;FENG Yonghua;LI Guangquan

作者机构：北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 中车青岛四方机车车辆股份有限公司青岛266111 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2023年第59卷第14期

页      面：213-221页

核心收录：

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金(12072020) 中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划(K2021J042)资助项目 

主　　题：转向架构架 轴箱弹簧 一系减振器 等效载荷 疲劳损伤 

摘      要：以高速列车转向架构架为研究对象,线路试验获取了转向架轴箱弹簧载荷和一系减振器载荷时程曲线,分析列车进出站、不同速度等级、载荷作用频率对弹簧载荷和一系减振器载荷的影响规律及载荷差异性。采用准静态加载台架试验得到弹簧载荷、一系减振器载荷与构架端部疲劳关键区域应力之间的传递关系,结合线路实测载荷计算得到应力响应曲线,进而获取构架在弹簧载荷、一系减振器载荷及两种载荷耦合作用下的疲劳损伤值。据疲劳损伤一致性理论计算车辆设计寿命里程下构架的弹簧等效载荷和一系减振器等效载荷,并建立基于等效载荷的疲劳损伤计算公式,确定弹簧等效载荷和一系减振器等效载荷的幅值大小及相位关系,最后形成了基于线路实测载荷的构架台架试验方法。研究表明,列车进出站时轴箱弹簧载荷出现较大的载荷波动,最大波动范围为17.48 kN,一系减振器载荷对低频位移响应不敏感;在相同线路条件下,随着列车运营速度的增大,轴箱弹簧载荷和一系减振器载荷均呈现增大趋势,其载荷作用频率主要分布在0~60 Hz范围内;同时在该频带内,随着载荷作用频率的增大,两种载荷间相位差不断减小,该变化规律与减振器动态特性有关。计算得到构架端部在弹簧载荷、一系减振器载荷及耦合载荷作用下的疲劳损伤分别为0.014、0.011、0.061,进而得到弹簧等效载荷和一系减振器等效载荷分别为7.54 kN、4.51 kN;当一系减振器等效载荷相位超前于弹簧等效载荷约60°时,构架疲劳损伤与线路实测疲劳损伤值相同,则在构架台架试验时两种等效载荷间相位差可选取40°~60°。