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重载货车车钩疲劳试验载荷谱的编制方法

中国铁道科学 2017年第2期38卷 105-110页

作者：薛海李强胡伟钢刘文飞北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 兰州交通大学机电工程学院甘肃兰州730070

基于某运煤专线测试的车钩载荷—时间历程研究万吨重载货车车钩试验载荷谱的编制方法。将测试的重载货车车钩载荷—时间历程划分为装煤、重车运行、卸煤和空车运行4个工况,应用Ncode数据处理软件将车钩载荷分解为趋势载荷和小幅值循环... 详细信息

基于某运煤专线测试的车钩载荷—时间历程研究万吨重载货车车钩试验载荷谱的编制方法。将测试的重载货车车钩载荷—时间历程划分为装煤、重车运行、卸煤和空车运行4个工况,应用Ncode数据处理软件将车钩载荷分解为趋势载荷和小幅值循环载荷两部分,采用变均值法和雨流计数法相结合的方法分别编制了趋势载荷谱和测试载荷谱。基于车钩趋势载荷编制的载荷谱与测试载荷谱虽然在高载荷区比较一致,但在低载荷区相差较大,因此,根据疲劳损伤等效原则,将小幅值循环载荷造成的车钩损伤叠加于趋势载荷造成的车钩损伤,得到力值放大的等效趋势载荷,然后采用等效趋势载荷编制不同工况下车钩疲劳试验脉动拉伸载荷谱和脉动压缩载荷谱。该编制方法可以大幅度减少车钩疲劳试验的次数,提高试验效率。

关键词：重载货车车钩疲劳试验试验载荷谱损伤等效损伤比

重载货车转向架非线性干摩擦力等效线性化及在车桥耦合中的应用

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中国铁道科学 2013年第3期34卷 66-71页

作者：张宝安陆正刚李奇同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804 同济大学土木工程学院上海200092

采用基于振动周期内平均功率相等的描述函数法,对重载货车转向架的非线性干摩擦力进行等效线性化,即将斜楔与摇枕间的垂向和横向非线性摩擦力线性等效为垂向和横向线性阻尼力,将旁承和心盘处的回转摩擦阻力矩线性等效为回转摩擦阻尼力,... 详细信息

采用基于振动周期内平均功率相等的描述函数法,对重载货车转向架的非线性干摩擦力进行等效线性化,即将斜楔与摇枕间的垂向和横向非线性摩擦力线性等效为垂向和横向线性阻尼力,将旁承和心盘处的回转摩擦阻力矩线性等效为回转摩擦阻尼力,进而建立重载货车的等效线性动力学模型。以C80型重载货车为例,分别采用给出的等效线性动力学模型和非线性动力学模型进行重载货车动力学仿真计算。结果表明:等效线性动力学模型虽然小幅度增大了车体的垂向和横向平稳性指标、轮轨横向作用力、脱轨系数和轮重减载率,但是仍在GB/T 5599—1985标准范围内,满足其各项评价指标要求,验证了用描述函数法对非线性干摩擦力等效线性化的正确性和合理性;说明基于描述函数法的重载货车等效线性动力学模型可以替代复杂的非线性动力学模型进行重载货车通过既有桥梁的车桥耦合动力响应分析,为重载货车的非线性悬挂系统参数优化和车桥耦合动力学性能分析提供了新的有效途径。

关键词：重载货车动力学模型描述函数法转向架非线性干摩擦力等效线性化车桥耦合动力学

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重载货车车轮辐板疲劳损伤研究

中国铁道科学 2016年第2期37卷 85-90页

作者：杨广雪石晓玲肖楠李强薛海北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 中国铁道科学院标准计量研究所北京100081

为了揭示重载货车车轮在热处理过程中产生的残余应力对车轮辐板损伤的影响规律,采用有限元软件ANSYS模拟C80型敞车车轮热处理过程中的残余应力分布,发现车轮轮辋外圆角处的残余应力为拉应力;轮辋内圆角、轮毂外圆角和轮毂内圆角处的残... 详细信息

为了揭示重载货车车轮在热处理过程中产生的残余应力对车轮辐板损伤的影响规律,采用有限元软件ANSYS模拟C80型敞车车轮热处理过程中的残余应力分布,发现车轮轮辋外圆角处的残余应力为拉应力;轮辋内圆角、轮毂外圆角和轮毂内圆角处的残余应力为压应力;将热处理产生的残余应力作为初始应力,综合考虑重载货车车轮在大秦线全程运行中产生的踏面制动热应力和轮轨机械应力,基于疲劳损伤累计理论计算车轮辐板的疲劳损伤量。结果表明:与不考虑残余应力相比,考虑残余应力时,车轮轮辋内圆角、轮毂外圆角和轮毂内圆角处的疲劳损伤量小,而轮辋外圆角处的疲劳损伤量大,前者说明热处理过程中形成的残余压应力与制动过程中产生的压应力叠加后可以有效抑制轮轨机械应力引起的车轮辐板疲劳损伤,后者说明热处理过程中形成的残余拉应力则会加速车轮辐板的损伤;轮辋外圆角处是车轮辐板的相对薄弱位置。

关键词：重载货车车轮辐板疲劳损伤残余应力热应力机械应力使用寿命

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重载货车车体疲劳台架试验技术研究

铁道学报 2021年第4期43卷 33-41页

作者：李向伟方吉李文全张强赵尚超大连交通大学机车车辆工程学院辽宁大连116028 中车齐齐哈尔车辆有限公司黑龙江齐齐哈尔161002

针对重载货车载重大、编组长的特点,开发了能满足动载252 t的铁路货车全尺寸车体疲劳试验台。基于“车体在线运行状态的模拟和加速车体疲劳试验”的两大关键技术,研究了TWR迭代反求作动器驱动信号的过程及同步压缩小损伤量的加速试验方... 详细信息

针对重载货车载重大、编组长的特点,开发了能满足动载252 t的铁路货车全尺寸车体疲劳试验台。基于“车体在线运行状态的模拟和加速车体疲劳试验”的两大关键技术,研究了TWR迭代反求作动器驱动信号的过程及同步压缩小损伤量的加速试验方法。以40 t轴重载矿石车为实例,采集重载线路的动态响应谱,并对测试数据进行处理与压缩,依据迭代原理创建试验台的驱动文件油电液伺服液压系统,以摇枕的垂向、横向、纵向作动器及车钩力作动器多通道加载,实现了该车体的疲劳试验。模拟试验结果表明:该车模拟试验的疲劳评估点累计损伤与线路实测的相对误差为-10%~23%,台架试验与线路实测结果相吻合,同时该试验台的试验精度、加载能力及试验程序也得到了验证。

关键词：重载货车台架试验运行模拟加速疲劳 40t轴重货车

重载货车冲击动态特性及其对摇枕横向载荷的影响

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交通运输工程学报 2018年第3期18卷 94-104页

作者：孙树磊王广超彭忆强李平飞西华大学汽车与交通学院四川成都610039 中车青岛四方车辆研究所有限公司山东青岛266031

基于摩擦缓冲器动力学理论、车钩双向接触方法与车体摇枕载荷传递模型,构建了车辆冲击三维动力学模型,仿真了不同冲击速度与不同空重车状态的货车冲击,分析了车辆冲击动态特性及其对摇枕横向载荷的影响,并通过试验对仿真结果进行了验证... 详细信息

基于摩擦缓冲器动力学理论、车钩双向接触方法与车体摇枕载荷传递模型,构建了车辆冲击三维动力学模型,仿真了不同冲击速度与不同空重车状态的货车冲击,分析了车辆冲击动态特性及其对摇枕横向载荷的影响,并通过试验对仿真结果进行了验证。分析结果表明:利用车辆冲击三维动力学模型顺利实现了车辆冲击时缓冲器动态特性、车钩连挂动态特性与摇枕横向载荷的仿真计算,并获得了与冲击试验较为吻合的结果,其中车钩力误差基本小于10%,摇枕横向载荷误差基本小于25%;空车质量较小,在冲击作用下车钩和从板姿态变化大,因此,重车冲击空车时车钩力动态曲线振荡特性较重车冲击重车更为明显,甚至局部出现尖峰;相对于车钩接触模型与力学传递特性,摩擦缓冲器模型存在黏滞特性,导致重车冲击重车和重车冲击空车下车钩接触力较缓冲器阻抗力分别小24%和31%;车钩力和摇枕横向载荷随着冲击速度的提高而逐渐增大,且时间变化历程与最大峰值出现的时间基本一致,相同速度下重车冲击重车的车钩力要大于重车冲击空车的车钩力,在3、5、8km·h-1速度下分别大57%、25%和37%,而产生的摇枕横向载荷刚好相反,3种速度下分别小42%、53%和47%,因此,重车与空车调车连挂过程更容易造成转向架摇枕横向载荷过大,应严格控制其连挂速度。

关键词：重载货车车钩摩擦缓冲器冲击动力学车钩力摇枕横向载荷

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重载货车摩擦缓冲器动力学模型研究

铁道学报 2015年第8期37卷 17-23页

作者：孙树磊李芾黄运华郝伟汤劲松徐力中国工程物理研究院机械制造工艺研究所四川绵阳621900 西南交通大学机械工程学院四川成都610031 青岛四方车辆研究所有限公司技术研究部山东青岛266031 中国南车长江车辆有限公司产品研究所湖北武汉430212

基于摩擦缓冲器冲击试验数据建立缓冲器多段线性模型,利用附加黏滞摩擦力和附加阻尼力进行理论修正,构建缓冲器多段线性修正模型,利用车辆冲击仿真及反映列车运行工况的三角函数位移激励对缓冲器多段线性修正模型进行验证和分析。计算... 详细信息

基于摩擦缓冲器冲击试验数据建立缓冲器多段线性模型,利用附加黏滞摩擦力和附加阻尼力进行理论修正,构建缓冲器多段线性修正模型,利用车辆冲击仿真及反映列车运行工况的三角函数位移激励对缓冲器多段线性修正模型进行验证和分析。计算结果表明:缓冲器多段线性修正模型较常规多段线性模型更接近冲击试验结果;转换速度及外部位移激励的频率会对车钩力尖峰阶段产生影响,转换速度越大或者外部频率越小,车钩力越先进入尖峰阶段,形成的磁滞环就越大,消耗的车辆振动能量越多,后续的车钩力和车辆相对位移就会越小;附加黏滞摩擦力较好地模拟了缓冲器特性曲线的尖峰现象,等效摩擦系数越大,附加黏滞摩擦力越大,车钩力也越大;附加阻尼和车体刚度的共同作用使缓冲器加载曲线与卸载曲线之间平稳过渡,在附加阻尼的修正下,即使缓冲器处于过渡曲线上遇到往复加载和卸载载荷,缓冲器也能形成磁滞耗能环,亦能耗散车辆之间的振动能量。

关键词：重载货车摩擦缓冲器特性曲线动力学模型

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重载货车摩擦缓冲器阻抗特性的数值模拟

铁道学报 2020年第1期42卷 46-51页

作者：杨亮亮罗世辉马卫华傅茂海南京工程学院汽车与轨道交通学院江苏南京211167 西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031 西南交通大学机械工程学院四川成都610031

为预测摩擦缓冲器的实际工作状态,从几何特征和作用原理的角度,建立详细的MT-2型缓冲器理论模型。首先,通过对缓冲器内部各摩擦元件的运动学和静力学分析,推导出缓冲器在准静态下的阻抗特性;其次,引入附加摩擦系数量化各摩擦元件之间动... 详细信息

为预测摩擦缓冲器的实际工作状态,从几何特征和作用原理的角度,建立详细的MT-2型缓冲器理论模型。首先,通过对缓冲器内部各摩擦元件的运动学和静力学分析,推导出缓冲器在准静态下的阻抗特性;其次,引入附加摩擦系数量化各摩擦元件之间动静态摩擦过渡时的黏滞补偿,并模拟出缓冲器在动态下的阻抗特性;最后,利用C80型货车冲击试验数据对该缓冲器的理论模型进行验证。验证结果表明:总体上,数值模拟和现场试验下的缓冲器示功曲线基本吻合,说明模型的正确性;局部上数值模拟中缓冲器从加载Ⅰ阶段过渡至加载Ⅱ阶段的突变现象在冲击试验中表现的并不明显,还有待进一步完善。

关键词：重载货车摩擦缓冲器阻抗特性准静态动态

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重载货车车轮磨耗与动力学性能演变

交通运输工程学报 2016年第5期16卷 49-56页

作者：李亨利李芾王新锐杨继震西南交通大学机械工程学院四川成都610031 中国铁道科学研究院北京100010 北京奥斯普工程科技有限公司北京100010

基于多体动力学软件SIMPACK建立了考虑车轮磨耗过程的车辆动力学模型,编制了自动实现轮轨迭代计算程序,并将车辆动力学模型、轮轨接触模型、轮轨磨耗模型、轮轨外形更新及运行工况统一组织在动力学软件中。采用内嵌SIMPACK软件的子程序... 详细信息

基于多体动力学软件SIMPACK建立了考虑车轮磨耗过程的车辆动力学模型,编制了自动实现轮轨迭代计算程序,并将车辆动力学模型、轮轨接触模型、轮轨磨耗模型、轮轨外形更新及运行工况统一组织在动力学软件中。采用内嵌SIMPACK软件的子程序进行动力学计算和磨耗过程的工况和数据组织,采用FASTSim算法进行车辆动力学计算,采用Contact算法进行磨耗计算,并构成在线自动磨耗计算循环,无需外部程序的协同仿真和数据交互。基于C80B型敞车在大秦线的运行环境,研究了车轮磨耗和车辆动力学性能在车辆运用过程中的演变。研究结果表明：车轮踏面磨耗深度和车轮全断面磨耗面积均与运行里程呈近似线性关系,每1.0×10^5 km的车轮磨耗深度和磨耗面积分别约为1.68mm和100.63mm^2;随着车辆运行里程的增加,车轮磨耗与车辆动力学性能也随之恶化,车辆运行2.5×10^5 km后,车辆横向运行平稳性从新车工况下的优级下降为良级,脱轨系数、轮重减载率与曲线通过轮轴横向力等车辆运行安全性指标均较新车状态增大50%以上。

关键词：车辆工程重载货车动力学性能车轮磨耗三大件转向架大秦线

重载货车应用下调车场连挂区纵断面设计优化方法研究

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铁道学报 2016年第10期38卷 14-19页

作者：张红亮杨浩夏胜利王俊峰李荣华北京交通大学交通运输学院北京100044 铁道第三勘察设计院集团有限公司天津300142

分析重载货车走行特性及其对调车场连挂区设计的影响,在进一步分析调车场连挂区各区段重要程度、不同车辆溜放距离需求、调车场纵断面设计车型及质量选定等因素的基础上,建立以中行车不利条件和难行车有利条件下的溜放距离为优化目标,... 详细信息

分析重载货车走行特性及其对调车场连挂区设计的影响,在进一步分析调车场连挂区各区段重要程度、不同车辆溜放距离需求、调车场纵断面设计车型及质量选定等因素的基础上,建立以中行车不利条件和难行车有利条件下的溜放距离为优化目标,以布顶数量、难行车不利条件下溜放距离、坡度范围及最小坡段长等为约束条件的多目标优化模型,并提出求解思路及优化方案。以27t轴重货车与既有货车混合应用背景下调车场连挂区纵断面设计优化为例,给出推荐设计方案。可为重载货车应用后调车场连挂区纵断面设计优化提供理论参考。

关键词：重载货车调车场连挂区纵断面设计多目标优化