车轮多边形对高速列车动力学及轴箱螺栓疲劳寿命的影响研究
发布时间：2021-07-29 15:45
随着我国高速铁路的快速发展,运营速度的不断提高,高速列车行驶安全性和可靠性问题日益突出,车轮多边形磨耗问题便是其中之一。本文以我国某高速动车组为研究对象,讨论了车轮多边形对车辆动力学响应以及轴箱螺栓疲劳寿命的影响。研究内容如下:（1）根据我国某型动车组结构及性能参数,利用Simpack软件建立了多刚体系统动力学仿真模型,模型中考虑了车辆悬挂参数的非线性特性,并采用谐波函数法对车轮多边形进行描述。（2）计算了不同速度等级下,车轮多边形幅值、阶次对车辆动力学性能的影响。研究发现:在多边形阶次小于5时,一阶车轮多边形对车辆垂向平稳性影响最大;轮轨垂向力随着多边形的阶次的增大而增加;当达到一定的阶次时,多边形的激励频率与轮对的摇头频率趋近,系统发生了共振,轮轨垂向力迅速超过了安全限值;随着多边形的激励频率逐渐远离共振区,轮轨垂向力有下降的趋势;脱轨系数随车轮多边形的幅值增加而增大,但在计算范围内未超过安全限值。（3）采用动力学仿真获取的功率谱密度（PSD）函数对轴箱组件应力响应进行计算,并且结合疲劳累积损伤理论和材料的S-N曲线来评估轴箱螺栓的疲劳寿命。结果表明随着多边形的阶数和幅度的增加,轴...
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同部件的疲劳损伤
西南交通大学硕士研究生学位论文第8页三章的动力学响应作为随机振动激励输入，计算得到轴箱螺栓的疲劳寿命。图1-3文章结构图论文主要工作从以下几方面展开：第一章：明确论文的研究主题、背景和意义，简要的阐述针对车轮非圆化的形成机理和车轮非圆化对车辆部件的性能影响。第二章：根据高速列车的结构参数建立动力学模型，这是研究车轮非圆化对局部结构疲劳伤损的影响的基矗为了更加精准的动力学结果，在建立模型的同时考虑车体、构架、轮对等结构的简化，以及轮轨接触几何、轮轨蠕滑、悬挂系统等非线性。针对车轮周期性非圆化，本文采用车轮圆周轮廓法进行描述，该方法主要考虑车轮半径沿圆周方向变化。第三章：基于Simpack动力学仿真模型，研究高速列车1-20阶车轮多边形对车辆系统动力学性能的影响。通过比较不同阶次下的多边形对平稳性指标、轮轨垂向力、轮对加速度、脱轨系数的影响，提出安全限值来保证列车的正常运行。第四章：基于Simpack动力学参数，研究轴箱有限元模型的疲劳损伤。采用频域方法，通过车辆系统与车轮多边形叠加获得轮轨激励的谱密度函数，用以计算车辆系统部
西南交通大学硕士研究生学位论文第10页第2章车轮多边形的动力学模型的建立随着列车运行速度的不断提高，车轮的多边形将导致车轮与轨道之间严重的高频冲击振动，缩短车辆部件的使用寿命，影响高速列车的行驶安全性。本章建立了考虑车轮多边形的高速列车动力学仿真模型，采用了一种能够精确描述车轮多边形的方法。2.1车辆系统动力学模型车辆动力学模型由轮对，构架，车体以及车辆系统各部件构成，并通过悬挂装置连接。为了方便的进行理论分析与仿真计算，需要对现实的车辆模型进行简化，在满足理论研究的同时，也尽可能的反映出列车在运行过程中的实际情况。2.1.1高速列车结构特点某高速列车转向架如图2-1所示。转向架主要结构由双H型构架、一系悬挂、牵引及驱动装置、二系空气弹簧装置、基础制动装置等主要部件组成。图2-1某高速列车转向架结构示意图(1)构架具有H形结构，由侧梁，横梁和纵梁焊接而成，并且侧梁为下凹的U形结构。(2)轮对装置：采用整体式轮对，依据UIC819标准，车轴为空心结构，材质采用
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于钢轨模态振动的车轮高阶多边形频率特性研究[J]. 李大地,戴焕云. 铁道机车车辆. 2017(04)
[2]不落轮旋修工艺对初始车轮多边形的影响研究[J]. 苏建,李立,崔大宾. 铁道学报. 2017(05)
[3]高速列车车轮高阶多边形对车辆动力学性能的影响[J]. 陈伟,戴焕云,罗仁. 铁道车辆. 2014(12)
[4]高速车轮非圆化现象及其对轮轨行为的影响[J]. 崔大宾,梁树林,宋春元,邓永果,杜星,温泽峰. 机械工程学报. 2013(18)
[5]基于接触分析的高强度螺栓疲劳寿命分析[J]. 杜静,黄文,王磊,陈真,周宏丽. 现代科学仪器. 2013(01)
[6]车轮多边形磨耗机理的有限元研究[J]. 陈光雄,金学松,邬平波,戴焕云,周仲荣. 铁道学报. 2011(01)
[7]多轴疲劳寿命预测方法研究[J]. 郝琪,蔡芳. 机械设计与制造. 2010(12)
[8]高速车轮椭圆化对车辆系统行为的影响[J]. 张雪珊,肖新标,金学松. 机械工程学报. 2010(16)
[9]列车车轮不圆顺的研究现状[J]. 王伟,曾京,罗仁. 国外铁道车辆. 2009(01)
[10]一个新的材料疲劳寿命曲线模型[J]. 吴富强,姚卫星. 中国机械工程. 2008(13)
博士论文
[1]车轮踏面伤损对高速列车动力学行为的影响[D]. 王忆佳.西南交通大学 2014
[2]机车车辆零部件的疲劳寿命预测仿真[D]. 阳光武.西南交通大学 2005
硕士论文
[1]车轮多边形对高速列车振动响应和构架疲劳寿命影响研究[D]. 张浩然.北京交通大学 2018
[2]多轴随机振动频域疲劳方法的研究与应用[D]. 黄晓婷.西南交通大学 2015
[3]高强度钢螺栓抗疲劳成型工艺的研究[D]. 夏春和.哈尔滨工业大学 2014
[4]地铁踏面制动单元连接螺栓组预紧力及疲劳寿命研究[D]. 李先锋.太原科技大学 2013
[5]铁路车轮非圆化对车辆—轨道系统动力学行为的影响[D]. 刘逍远.西南交通大学 2012
[6]结构振动疲劳寿命估算方法研究[D]. 孙伟.南京航空航天大学 2005
本文编号：3309602
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同部件的疲劳损伤
西南交通大学硕士研究生学位论文第8页三章的动力学响应作为随机振动激励输入，计算得到轴箱螺栓的疲劳寿命。图1-3文章结构图论文主要工作从以下几方面展开：第一章：明确论文的研究主题、背景和意义，简要的阐述针对车轮非圆化的形成机理和车轮非圆化对车辆部件的性能影响。第二章：根据高速列车的结构参数建立动力学模型，这是研究车轮非圆化对局部结构疲劳伤损的影响的基矗为了更加精准的动力学结果，在建立模型的同时考虑车体、构架、轮对等结构的简化，以及轮轨接触几何、轮轨蠕滑、悬挂系统等非线性。针对车轮周期性非圆化，本文采用车轮圆周轮廓法进行描述，该方法主要考虑车轮半径沿圆周方向变化。第三章：基于Simpack动力学仿真模型，研究高速列车1-20阶车轮多边形对车辆系统动力学性能的影响。通过比较不同阶次下的多边形对平稳性指标、轮轨垂向力、轮对加速度、脱轨系数的影响，提出安全限值来保证列车的正常运行。第四章：基于Simpack动力学参数，研究轴箱有限元模型的疲劳损伤。采用频域方法，通过车辆系统与车轮多边形叠加获得轮轨激励的谱密度函数，用以计算车辆系统部
西南交通大学硕士研究生学位论文第10页第2章车轮多边形的动力学模型的建立随着列车运行速度的不断提高，车轮的多边形将导致车轮与轨道之间严重的高频冲击振动，缩短车辆部件的使用寿命，影响高速列车的行驶安全性。本章建立了考虑车轮多边形的高速列车动力学仿真模型，采用了一种能够精确描述车轮多边形的方法。2.1车辆系统动力学模型车辆动力学模型由轮对，构架，车体以及车辆系统各部件构成，并通过悬挂装置连接。为了方便的进行理论分析与仿真计算，需要对现实的车辆模型进行简化，在满足理论研究的同时，也尽可能的反映出列车在运行过程中的实际情况。2.1.1高速列车结构特点某高速列车转向架如图2-1所示。转向架主要结构由双H型构架、一系悬挂、牵引及驱动装置、二系空气弹簧装置、基础制动装置等主要部件组成。图2-1某高速列车转向架结构示意图(1)构架具有H形结构，由侧梁，横梁和纵梁焊接而成，并且侧梁为下凹的U形结构。(2)轮对装置：采用整体式轮对，依据UIC819标准，车轴为空心结构，材质采用
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于钢轨模态振动的车轮高阶多边形频率特性研究[J]. 李大地,戴焕云. 铁道机车车辆. 2017(04)
[2]不落轮旋修工艺对初始车轮多边形的影响研究[J]. 苏建,李立,崔大宾. 铁道学报. 2017(05)
[3]高速列车车轮高阶多边形对车辆动力学性能的影响[J]. 陈伟,戴焕云,罗仁. 铁道车辆. 2014(12)
[4]高速车轮非圆化现象及其对轮轨行为的影响[J]. 崔大宾,梁树林,宋春元,邓永果,杜星,温泽峰. 机械工程学报. 2013(18)
[5]基于接触分析的高强度螺栓疲劳寿命分析[J]. 杜静,黄文,王磊,陈真,周宏丽. 现代科学仪器. 2013(01)
[6]车轮多边形磨耗机理的有限元研究[J]. 陈光雄,金学松,邬平波,戴焕云,周仲荣. 铁道学报. 2011(01)
[7]多轴疲劳寿命预测方法研究[J]. 郝琪,蔡芳. 机械设计与制造. 2010(12)
[8]高速车轮椭圆化对车辆系统行为的影响[J]. 张雪珊,肖新标,金学松. 机械工程学报. 2010(16)
[9]列车车轮不圆顺的研究现状[J]. 王伟,曾京,罗仁. 国外铁道车辆. 2009(01)
[10]一个新的材料疲劳寿命曲线模型[J]. 吴富强,姚卫星. 中国机械工程. 2008(13)
博士论文
[1]车轮踏面伤损对高速列车动力学行为的影响[D]. 王忆佳.西南交通大学 2014
[2]机车车辆零部件的疲劳寿命预测仿真[D]. 阳光武.西南交通大学 2005
硕士论文
[1]车轮多边形对高速列车振动响应和构架疲劳寿命影响研究[D]. 张浩然.北京交通大学 2018
[2]多轴随机振动频域疲劳方法的研究与应用[D]. 黄晓婷.西南交通大学 2015
[3]高强度钢螺栓抗疲劳成型工艺的研究[D]. 夏春和.哈尔滨工业大学 2014
[4]地铁踏面制动单元连接螺栓组预紧力及疲劳寿命研究[D]. 李先锋.太原科技大学 2013
[5]铁路车轮非圆化对车辆—轨道系统动力学行为的影响[D]. 刘逍远.西南交通大学 2012
[6]结构振动疲劳寿命估算方法研究[D]. 孙伟.南京航空航天大学 2005
本文编号：3309602
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiaotonggongchenglunwen/3309602.html
