高铁牵引装置弹性吊杆热处理与喷丸强化工艺研究
发布时间：2021-07-19 17:01
高铁牵引装置弹性吊杆是高铁组成的关键部件之一,能够缓和冲击,使车辆运行平稳,对保障车辆安全运行起到极其重要的作用。而由于我国高铁技术起步较晚,弹性吊杆的性能不能满足要求,尤其是疲劳寿命严重达不到要求,从而目前仍需从国外大量进口。因此,本文研究的主要内容是通过有限元分析优化弹性吊杆结构并对其热处理与喷丸强化工艺进行详细研究,以满足弹性吊杆的综合性能要求,以期加快我国高铁完全国产化的进程。本文所研究的弹性吊杆结构系CRH380型高速动车组。首先通过三维软件Solidworks建立弹性吊杆模型,利用有限元分析软件Workbench进行了静力学和动力学分析,并对弹性吊杆结构进行了优化。结果表明:所设计的弹性吊杆结构满足静强度要求,且优化后满足了安全要求。对弹性吊杆的热处理工艺进行了研究。结果表明:奥氏体晶粒的临界粗化温度为910℃;与其它温度相比,在880℃淬火时形成的马氏体明显致密,且强度和硬度均达到峰值;硬度随回火温度的升高逐渐降低,而屈服强度和抗拉强度随回火温度的升高的变化趋势均是先升高后降低的;当回火温度为460℃时,屈强比最大,性能最佳。最终确定了弹性吊杆的最佳热处理工艺,即在880...
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电机弹性吊挂结构
其后裂纹扩展开始不稳定而结束[15-16]。图 1.2 疲劳宏观断口示意图1.2.3 弹性吊杆典型的成形工艺高铁牵引装置弹性吊杆的具体工艺流程为：热轧、卷耳 超声波检测 粗镗孔、铣平面 热处理 喷丸强化 精镗孔、铣平面 磁粉检测[17]。为了改进弹性吊杆的性能，减轻重量，提高寿命，故将弹性吊杆设计为变截面弹性吊杆。在成形中采用变值成形法来对弹性吊杆进行轧制不但可以保证弹性吊杆的精度改善其机械性能，还可以大大提高生产效率和减少弹性吊杆用材料而降低生产成本[18]。因此，利用变值成形法实现变截面结构。在成形工艺过程中热处理工艺与喷丸强化工艺对弹性吊杆的性能尤其对疲劳性能的影响最大。其中热处理工艺本质上就是通过改善材料的组织以可以根据工作环境实现相应性能要求的工艺技术。实践表明，材料中的化学成分是其所具有某些性能的前提条件，还必须通过热处理技术真正实现材料的各种性能[19]。热处理工艺是对工件进行加热、保温和冷却以能够改善组织提高工件综合性能的一种热加工工艺。对弹性吊杆首先进行淬火处理以进行马氏体转变，然后对其进行中温回火，最终使弹性吊杆的各性能配合极佳。平衡了各性能间关系以大幅度提高了其抗疲劳性能。喷丸强化是比较常用的一种表面强化工艺，属于冷加工工艺[20]。喷丸强化过程是使其工件表面发生重复塑性变形。在弹丸不断撞击的作用下，弹性吊杆表面不断发生弹塑性变形，并引入了残余压应力，从
弹性吊杆三维模型
【参考文献】：
期刊论文
[1]喷丸试件表面粗糙度与残余应力相关性研究[J]. 邱钦宇,王建明,郑林彬. 组合机床与自动化加工技术. 2018(08)
[2]热处理工艺对51CrV4弹簧钢组织与性能的影响[J]. 李元元,蔡东东,程晓敏,邹军,赵莉芳. 材料热处理学报. 2018(07)
[3]喷丸参数对钢板弹簧疲劳寿命的影响[J]. 徐劲力,戴鹏,夏威. 热加工工艺. 2018(02)
[4]汽车钢板弹簧喷丸强化处理后应力分析[J]. 胥洲,李润哲,曹玉博. 汽车工艺与材料. 2017(05)
[5]34CrNiMo6钢复合喷丸强化的有限元模拟[J]. 梁若,庞思勤,程冠华,张磊,项俊锋,白龙,陈建军,解丽静. 航空制造技术. 2017(10)
[6]喷丸对发动机气门弹簧疲劳强度影响的研究[J]. 郎伟钦. 柴油机设计与制造. 2017(01)
[7]淬火温度对60Si2CrVAT弹簧钢组织与性能的影响[J]. 蔡红,刘国强,王绍中,彭卫刚,常新宇,马京山. 金属热处理. 2017(02)
[8]淬火温度对高碳中铬钢组织及力学性能的影响[J]. 胡益川,黄维刚. 铸造技术. 2016(05)
[9]奥氏体化温度对60Si2CrVAT弹簧钢晶粒尺寸和硬度的影响[J]. 常开地,尹立新,周晓伟,王萍,张玮. 金属热处理. 2016(04)
[10]51CrV4弹簧钢抗侧滚扭杆轴热处理工艺[J]. 黄昌国,付国辉,晏红卫,彭超,张福德. 机车车辆工艺. 2016(01)
硕士论文
[1]喷丸残余应力及粗糙度对2024铝合金疲劳寿命影响的仿真与实验研究[D]. 郑林彬.山东大学 2017
[2]喷丸对疲劳寿命影响的数值模拟研究[D]. 吕鹤婷.山东大学 2016
[3]热轧与热处理工艺对51CrV4锯片用钢组织与性能的影响[D]. 杨俊伟.华中科技大学 2015
[4]结构钢的变幅疲劳加载应力幅间交互作用研究[D]. 梁凌宇.西南交通大学 2015
[5]残余应力场及表面完整性对TC11钛合金和高温合金疲劳性能的影响[D]. 严振.贵州大学 2015
[6]CRH3高速动车组电机吊架振动及疲劳寿命影响因素研究[D]. 张丽.北京交通大学 2015
[7]高速动车组转向架关键部件性能分析[D]. 袁博.大连交通大学 2012
[8]50CrV4中碳高强弹簧钢热处理工艺研究[D]. 胡继东.中南大学 2012
[9]高应力气门弹簧疲劳可靠性方法研究[D]. 程鹏.机械科学研究总院 2012
[10]不同强度钢喷丸残余应力的有限元模拟[D]. 张广良.上海交通大学 2012
本文编号：3291078
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电机弹性吊挂结构
其后裂纹扩展开始不稳定而结束[15-16]。图 1.2 疲劳宏观断口示意图1.2.3 弹性吊杆典型的成形工艺高铁牵引装置弹性吊杆的具体工艺流程为：热轧、卷耳 超声波检测 粗镗孔、铣平面 热处理 喷丸强化 精镗孔、铣平面 磁粉检测[17]。为了改进弹性吊杆的性能，减轻重量，提高寿命，故将弹性吊杆设计为变截面弹性吊杆。在成形中采用变值成形法来对弹性吊杆进行轧制不但可以保证弹性吊杆的精度改善其机械性能，还可以大大提高生产效率和减少弹性吊杆用材料而降低生产成本[18]。因此，利用变值成形法实现变截面结构。在成形工艺过程中热处理工艺与喷丸强化工艺对弹性吊杆的性能尤其对疲劳性能的影响最大。其中热处理工艺本质上就是通过改善材料的组织以可以根据工作环境实现相应性能要求的工艺技术。实践表明，材料中的化学成分是其所具有某些性能的前提条件，还必须通过热处理技术真正实现材料的各种性能[19]。热处理工艺是对工件进行加热、保温和冷却以能够改善组织提高工件综合性能的一种热加工工艺。对弹性吊杆首先进行淬火处理以进行马氏体转变，然后对其进行中温回火，最终使弹性吊杆的各性能配合极佳。平衡了各性能间关系以大幅度提高了其抗疲劳性能。喷丸强化是比较常用的一种表面强化工艺，属于冷加工工艺[20]。喷丸强化过程是使其工件表面发生重复塑性变形。在弹丸不断撞击的作用下，弹性吊杆表面不断发生弹塑性变形，并引入了残余压应力，从
弹性吊杆三维模型
【参考文献】：
期刊论文
[1]喷丸试件表面粗糙度与残余应力相关性研究[J]. 邱钦宇,王建明,郑林彬. 组合机床与自动化加工技术. 2018(08)
[2]热处理工艺对51CrV4弹簧钢组织与性能的影响[J]. 李元元,蔡东东,程晓敏,邹军,赵莉芳. 材料热处理学报. 2018(07)
[3]喷丸参数对钢板弹簧疲劳寿命的影响[J]. 徐劲力,戴鹏,夏威. 热加工工艺. 2018(02)
[4]汽车钢板弹簧喷丸强化处理后应力分析[J]. 胥洲,李润哲,曹玉博. 汽车工艺与材料. 2017(05)
[5]34CrNiMo6钢复合喷丸强化的有限元模拟[J]. 梁若,庞思勤,程冠华,张磊,项俊锋,白龙,陈建军,解丽静. 航空制造技术. 2017(10)
[6]喷丸对发动机气门弹簧疲劳强度影响的研究[J]. 郎伟钦. 柴油机设计与制造. 2017(01)
[7]淬火温度对60Si2CrVAT弹簧钢组织与性能的影响[J]. 蔡红,刘国强,王绍中,彭卫刚,常新宇,马京山. 金属热处理. 2017(02)
[8]淬火温度对高碳中铬钢组织及力学性能的影响[J]. 胡益川,黄维刚. 铸造技术. 2016(05)
[9]奥氏体化温度对60Si2CrVAT弹簧钢晶粒尺寸和硬度的影响[J]. 常开地,尹立新,周晓伟,王萍,张玮. 金属热处理. 2016(04)
[10]51CrV4弹簧钢抗侧滚扭杆轴热处理工艺[J]. 黄昌国,付国辉,晏红卫,彭超,张福德. 机车车辆工艺. 2016(01)
硕士论文
[1]喷丸残余应力及粗糙度对2024铝合金疲劳寿命影响的仿真与实验研究[D]. 郑林彬.山东大学 2017
[2]喷丸对疲劳寿命影响的数值模拟研究[D]. 吕鹤婷.山东大学 2016
[3]热轧与热处理工艺对51CrV4锯片用钢组织与性能的影响[D]. 杨俊伟.华中科技大学 2015
[4]结构钢的变幅疲劳加载应力幅间交互作用研究[D]. 梁凌宇.西南交通大学 2015
[5]残余应力场及表面完整性对TC11钛合金和高温合金疲劳性能的影响[D]. 严振.贵州大学 2015
[6]CRH3高速动车组电机吊架振动及疲劳寿命影响因素研究[D]. 张丽.北京交通大学 2015
[7]高速动车组转向架关键部件性能分析[D]. 袁博.大连交通大学 2012
[8]50CrV4中碳高强弹簧钢热处理工艺研究[D]. 胡继东.中南大学 2012
[9]高应力气门弹簧疲劳可靠性方法研究[D]. 程鹏.机械科学研究总院 2012
[10]不同强度钢喷丸残余应力的有限元模拟[D]. 张广良.上海交通大学 2012
本文编号：3291078
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