转向架构架侧梁焊接结构设计分析
用数值模拟方法优化列车转向架侧梁焊接工艺的研究
１ １ 模 型简 化 ．
为 了得 到更好 的网格 ， 保证 温度 场模 拟 的 准确 性 和 应 力 场 的 收敛 性 ， 几 何模 型进 行 简 化 。简 化 模 对
Ｗ／（ ｍ ． ） ℃ 。
表 １ 转 向 架 材 料 的 热 物 性 参 数
通过 内部 热生成 来模 拟热 源 的输 入 ， 经过估 算焊 缝最 高温度 在 ２００℃左 右 ， 拟 时给焊缝 区单元 赋 ０ 模
收 稿 日期 ：０ １ ０ ２ ２ １ —５— ６
作者简介 ： 倪宝成
男 １７ 出生 ９ ９年
工程师
石家庄铁 道 大格。沿焊缝方向网格尺寸大约为 １ ｍ， ０ｍ 最终模型包含 ４ ６ ３ ０个单元 ，１１０个节点， 中焊缝有 ３７８ ９ ６ １ 其 ６
用 数值 模 拟 方法 优 化 列 车转 向架 侧 梁 焊 接 工 艺 的研 究
倪 宝成 ’ 郭 ， 豪 方 ， 敏 李 ， 剑 齐芳 娟。 ，
２ ０３ ； １０ １
０ ０４ ） ５ ０ ３
（ ． 车南 京浦镇 车辆 限公司 转向架设计部 ， １南 江苏 南京
２石 家庄铁道大学 材料科学与工程学院 ， 北 石 家庄 ． 河
和现 实意义 。
但是 ， 由于转 向架 侧梁 焊缝 较多 ， 使得 潜在 的工 艺顺 序 有很 多 种 ， 如果 采用 对 实体 构 件 的残余 变 形 和
应 力进 行测 量 的方 法来 比较 各种 工艺 的好 坏 ， 仅耗 时 多 ， 且费 用高 昂 。因此 ， 不 而 选择 Ｂ型 列车 １ 转 向 ４ｔ
城市轨道交通车辆转向架的结构分析--毕业设计论文
毕业设计（论文）题目：城市轨道交通车辆转向架结构分析专业：城市轨道交通车辆班级：11转车2501学生姓名：***学号：***********指导教师：***2016年3月29日北京交通运输学院毕业论文任务书题目：城市轨道交通车辆转向架结构分析适合专业：城市轨道交通车辆指导教师：提交日期年月日专业：城市轨道交通车辆班级：11转车2501学生姓名：于景逵学号：14279141024中文摘要北京地铁大兴线车辆装用的转向架为技术先进、可靠、结构简单、维护量小、轻量化的成熟产品。
转向架分为两种结构相似的动车转向架和拖车转向架，均为无摇枕结构。
转向架构架采用钢板焊接H 型结构，其横梁采用无缝钢管结构。
两种转向架均采用弹性轴箱定位装置，整体自密封双列圆柱滚子轴承，有效直径为φ540mm 的组合式空气弹簧，“Z”字型中央牵引装置，自动高度调整阀，差压阀，横向油压减振器，踏面制动单元,装有降噪阻尼器的整体辗钢车轮,接地装置等。
动车转向架装有牵引电动机、一级减速齿轮传动装置和联轴节等。
拖车转向架构架横梁没有牵引电机悬挂座和齿轮减速箱吊杆座。
进行空气弹簧及其管路的气密性试验。
在空气弹簧工作高的条件下，两侧空气弹簧及附加气室同时充入500 kPa 压力空气，保压15min，压力下降不大于25kPa，同时用肥皂水检查各管路及空气弹簧座平面不得有泄漏。
TI天线安装在水平安装梁上，水平梁的弹性设计可以有效抵消转向架构架端梁在各种模态下产生的扭曲变形量。
1 TI天线安装完成后需调平；2 TI 天线、接近传感器均采用齿调方式进行高度调节，避免螺栓受剪，每个齿的高度为5mm，TI 天线螺栓安装面距轨面高度321±3mm，接近传感器底面距轨面高度115±3mm。
目录第一章转向架 (1)1.1概述 (2)1.1.1转向架的互换性 (3)第二章转向架的结构 (4)2.1转向架的构架 (5)2.2轴承 (6)第一章转向架1．1 概述北京地铁大兴线车辆装用的转向架为技术先进、可靠、结构简单、维护量小、轻量化的成熟产品。
浅谈某动车组构架侧梁焊接工艺优化
浅谈某动车组构架侧梁焊接工艺优化摘要：某动车组构架的侧梁由下盖板、底板、腹板以及定位臂组焊而成，焊缝主要为坡口V型对接焊缝以及T型HV接头，焊接时容易产生气孔、夹渣及未熔透缺陷，焊接完成后整个侧梁易出现两头“低头现象”。
经过分析验证后，通过改变焊接操作工艺，调整焊接顺讯等措施，有效解决了生产过程中的质量问题。
关键词: 侧梁，缺陷，变形，改进0前言随着铁路运营速度等级的不断提高，对转向架技术提出了更高的要求，构架侧梁是转向架构架的重要承载部件，它起着连接轮对和支撑车体的主要作用，其安全性对保障高铁平稳运行发挥着决定性作用。
因此侧梁的质量也至关重要，本文就侧梁生产过程中出现的几个工艺问题浅谈一下。
1 侧梁的组成及材质侧梁主要由上盖板、底板、腹板以及弹簧筒组成图1 焊缝组对及质量要求定位转臂的材质是铸件E260-450，较传统的合金元素成分基本相同的GBZG230-450有更优越的S,P含量；上下盖板及腹板的材质为EN 10028－P355NL1，厚度在10-14mm，其化学成分、力学性能如表1、表2所示。
表1 侧梁母材的化学成分表(%)表2 侧梁母材的力学性能2焊接工艺2.1焊缝形式及焊缝等级侧梁的主要焊缝为侧梁上盖板、底板与定位转臂间对接焊缝，焊缝等级为CPB级焊缝，如图1所示，根据EN15085-3的要求，焊后需要进行射线内部探伤;上盖板及底板与腹板间的焊缝类型为T型接头HV坡口形式焊缝，该焊缝为通长焊缝，使用机械手自动焊完成主题焊缝焊接，腹板与定位转臂连接部分由人工完成。
2.2 焊接方法及焊接材料侧梁焊接方法主要采用人工和自动化MAG焊，焊接用材料为ISO 14341-A G 42 4 M21 3Si1普通碳钢焊丝。
其化学成分、力学性能如表3、表4所示。
表3 焊丝的化学成分表(%)表4 焊丝的力学性能其中对接焊缝的接头形式如表5所示，共进行了4层4道焊接，焊接过程如下：表5 V型接头形式及焊接顺序t1=16α=60° t2=16单位（mm） b=2-3p=13 工艺问题及改进3.1气孔和夹渣焊接缺陷该焊缝焊接完成后，经射线检测是会发现大量气孔和夹渣，挖补后的气孔如图3所示,挖补后的夹渣如图4所示。
焊接机械手在城轨转向架构架侧梁焊接中的应用
磨 、 端进行 “ 斜处 理 ” 两 磨 。要 求 修磨 部 位 与 母材 圆
滑过渡 ， 部 呈 “ 底 Ｕ形 ” 避 免 出 现尖 棱 尖 角 。定 位 ， 焊两端 磨 斜 处 理 ， 求 磨 斜 角度 不 小 于 ４ １ 要 ： 。焊 前 打磨完 成后 需用 风枪 进行 清污处 理 。焊层 之 间及 盖
Ｂ型城轨 构架 侧梁 规格 为 ３０ ４ｒｍ（ ）× ０ ９ ｎ 长 ２０
ｍｌ 宽 ）× ９ ｍ（ ） 工件 质量 为 ２ ５ｋ ， 图 １ ｉ（ ｌ ３５ｍ 高 ， ５ ｇ 如
所示。
深不 够 、 打底 层 焊缝 有 烧穿 现 象 及 盖板 边 缘熔 边 等 问题 （ １ ， 一进 行原 因分析 并制定 了改 进措 施 ， 表 ）逐
六 轴 机 器 人 倒 挂 安 装 在 Ｃ型 旋 转 架 上 ， Ｃ型 旋
３ 焊 接 工 艺
３ １ 焊前 工艺 准备 ． 焊前 编 制 了侧 梁 预焊 接 工 艺规 程 ， 验证 预 焊 为 接 工艺规 程 的合理性 ， 照 ＩＯ ５ １ 按 Ｓ １６ ４标 准制作 了焊 接工 艺评定 试件 ， 按 预 焊接 工 艺 规 程参 数 对 试 件 并 进行 焊接 ， 焊后 在 工艺 评 定 试 件上 截 取 金 相及 硬 度
面层 焊缝需 进行 焊缝 熔渣 、 飞溅 清理 工作 。
表 ２ 侧 粱 焊 接 工 艺参 数
图 ２ 焊 接 接 头 简 图
１３ — １２ ． １１ — ２— １ ２－ ２ ２３ ． ２． ４
３ ５ 焊 缝 质 量 检 测 ．
侧 梁外 侧 焊 缝 焊 后 进 行 １０ 目测 检 测 、 声 ０％ 超 波 及磁 粉探 伤检测 ， 焊缝 质量 符合 Ｉ０ ８ ７一Ｂ级 。 Ｓ５ １
机车车辆转向架构架侧梁的焊接变形原因分析与控制措施
机车车辆转向架构架侧梁的焊接变形原因分析与控制措施摘要：近年来，各国学者相继提出了多种模拟方法用于对大型结构的焊接变形进行模拟，目前主流的方法主要有热弹塑性有限元法和固有应变法等。
热弹塑性有限元法基于焊接过程热结构耦合模拟，是焊接数值模拟最准确的方法，其主要包括2个相互耦合的过程：同时进行焊接热分析及热源输入导致的热应力分析；同时得到焊接加热、冷却过程中每一时刻的温度场分布及焊接变形和应力结果。
由于其计算量非常大，对计算机及收敛算法的要求非常高，一般难以用于复杂结构的焊接变形。
固有应变法则能够快速得到大型结构的焊接变形，其原理是直接将焊接热输入导致的近缝区的收缩以应变的方式施加于近焊缝区，并经过一次结构分析得到整个大型结构的焊接残余应力及变形。
关键词：机车车辆；焊接变形机车车辆转向架结构非常复杂，由多条焊缝连接而成。
焊接过程中的局部热输入导致了焊接残余应力和焊接变形的产生，为保证转向架服役的安全性，同时为了在焊接过程中顺利进行构架组装，在转向架侧梁焊接完毕后需要进行矫正以控制焊接变形。
但是由于转向架整体结构复杂，矫形前后需分别安装和拆除制动单元、电机拉杆等临时附件，从而浪费大量的人力物力。
因此，如何降低焊接过程中产生的焊接变形成为构架钢结构焊接组装中急需解决的问题之一。
针对转向架构架的大型结构焊模拟，如采用热弹塑性有限元法，即使基于性能先进的服务器，其计算时间也耗时数月，并对计算机、程序人员及算法均非常不友好；而采用固有应变法模拟转向架大型构件的焊接过程尽管可以简单快速地确定变形趋势结果，然而固有应变法对于大型结构焊接过程的仿真存在一定的局限。
因此，本文提出了一种快速且相对准确的大型结构焊接变形预测方法，并基于实测数据对比，证明其对大型结构、复杂焊缝的焊接变形预测具备一定的工程实用性。
1 侧梁的焊接工艺过程及工装1.1 焊接工艺简介转向架侧梁的焊接组装工艺流程为：①侧梁内筋组装；②内筋机械手焊接；③侧梁扣合；④侧梁定位臂组装；⑤侧梁外体机械手焊接；⑥侧梁外体焊修；⑦侧梁定位臂焊修。
铁路货车三轴转向架焊接构架结构优化分析
（ ）纵 向承 载 梁 组 成 。纵 向承 载 梁 上 盖 板 厚 １ ３ ６
ｍｍ ， 盖 板 厚 ２ 下 ０ｍｍ ， 板 厚 １ 腹 ４ｍｍ， 内 有 ２块 厚 梁
１ ２ｍｍ 的 隔板 ， 板 与 腹 板 围 成 方 箱 结 构 ， 方 对 应 隔 上 下 心盘 。纵 向承载梁 两侧 面各 有 ５块 加强筋 板 。 （ ）轴箱 。轴 箱 采用 Ｂ级 铸 钢 ， 接在 构架 侧 梁 ４ 焊
原始方案模拟 直线运营静强度 试验时 ， 在有 限元计 算 中出现最大 当量应 力的纵 向承 载梁 下盖 板 处 （ 、 １ １）
应力３ Ｘ ｌ ５ ０ ４．６ Ｘ １ ３ ０
２ 原 始 方 案 静 强 度 分 析
原始 方案 静强 度分 析 只针对 模拟 直线 运 营工况 进
行 ， 据 分析结 果对 纵 向承 载梁进 行 结构优 化 ， 后针 根 随
对优化 方 案进行 模 拟 直线 运 营 、 拟 直 线 运 营 与模 拟 模 轨道扭 曲组 合 、 拟 曲线 运 营与 模 拟 轨 道 扭 曲组 合 ３ 模
１ ６ｍｍ， 板厚 １ 腹 ０ｍｍ， 中问 隔板 厚 １ ４ｍｍ， 板 与下 隔 侧 梁及 两 腹 板 采 用 角 焊 缝 焊 接 ， 与上 盖 板 不 焊 接 。 隔
收稿 日期 ： ０ ＯＯ 一 ９ 修 订 日期 ：０ ０ １ １ ２ １ ７Ｏ ； ２ １ ０ ３
作 者 简 介 ： 经 全 （ ９８） 男 ， 程 师 。 毕 １ ７一 ， 工
（ ）横 梁 组 成 。 横 梁 上 盖 板 厚 １ ２ ６ ｍｍ ， 盖 板 厚 下
２ ０ｍｍ ， 板 厚 １ 腹 ４ｍｍ ， 板 厚 １ 隔 ２ ｍｍ ， 接 方 法 与 侧 焊 梁相 似 。隔板 分布 在与 纵 向承 载梁 两腹 板 正 对 位置 ４ 块 、 梁上 表 面外 圆弧对 应位 置各 １ 。 横 块
有关CR400BF转向架架构及制造工艺的思考
有关CR400BF转向架架构及制造工艺的思考摘要：CR400BF转向架构架是高铁列车重要部件之一，在制造过程中必须严格控制工艺流程和工艺标准，确保质量。
在产品生产实际中，难免因为各种因素影响产品质量。
本文在提高转向架架构生产工艺技术水平提出了一定建议，能够提高工艺水平，加速数字化生产进程。
关键词：CR400BF；转向架架构；制造工艺高铁是现代人出行主要交通方式之一，随着人们对高铁运行速度要求越来越高，高铁生产技术也不断发展完善。
转向架是高铁列车上一个非常重要的部件，列车行进中的牵引、制动、荷载等重要工作都施加在转向架上。
转向架设计工艺和生产质量也将直接影响到列车运行的安全性能。
由中国铁路总公司主导，国内目前已经成功研发高技术标准的标准动车组，这是一项由国内车辆轨道著名企业、科研部门、高校等各个领域合作取得的尖端技术。
中国标准动车组具有智能化、人性化、自动化的特点，体现出了技术的创新性、经济性等特点。
目前中国标准动车组主要分为两种车型：CR400AF和CR400BF。
本文重点介绍CR400BF车型转向架制造工艺，该车型研发生产厂家为中车长客股份公司。
1 CR400BF转向架构架结构转向架的基础部分是构架，这一部分不仅是安装所有零件的基础，也是转向架上受力的核心部分。
因此转向架在设计上，结构、尺寸、形状都要能够满足不同零件安装的需要，其材质构造的承重能力也要能够满足列车对转向架受力承重的力学要求。
CR400BF采用焊接结构转向架，主体部分是一个“H”型框架，由两个侧梁和一个横梁构成。
侧梁均为箱体结构，箱体由上、下两个盖板和两侧各一个立板构成，箱体截面是一个U型结构。
箱体外面安装扭杆座、抗蛇行减振器座、转臂定位座等零件。
横梁由侧梁箱体内侧两个侧面立板连接而成，牵引电机、齿轮箱、牵引拉杆、横向减振器等部件均安装在横梁组上。
和横梁箱体过渡连接位置设有两根制动梁，用于安装轴盘制动夹钳。
侧梁和横梁安装方式均采用插接方式，侧梁上部盖板和横梁的上部盖板之间设有一个连接块，二者均向内延伸实现连接。
德国ICE动力转向架及其结构分析
ICE是德国1982年底由联邦铁路负责领导设计制造的城间高速列车，代表了德国轮轨技术发展的最新阶段。
ICE动力转向架达到较高技术水平，其发展不是一蹴而就的，而是建立在多年来德国客运机车转向架不断发展的基础上，通过不断完善而研制成功的，经历了漫长的研究、试验与运用考验过程。
ICE动力转向架的发展可以追溯到德国E110机车、E111机车、BR120机车和DE2500UmAn内燃机车转向架以及ICE/V试验转向架，最后以ICE/V转向架定型为ICE动力转向架，前后历经20多年的发展过程。
为了发展高速客运，1979年8月德国联邦技术部批准研制驱动质量可控转换的UmAn 转向架，并用这种转向架改装了一台DE2500内燃机车进行高速试验。
DE2500UmAn转向架继承了BR120转向架的交流传动、BBC轮对空心轴驱动、空心车轴技术和磨耗形踏面与二系采用高挠圆簧加抗蛇行减振器匹配技术。
驱动装置与制动装置合为一体构成驱动制动单元，半体悬悬挂；牵引装置采用推挽单牵引杆；轴箱采用单轴箱拉杆定位。
德国在DE2500UmAn机车上进行了大量的试验研究，对驱动质量联接方式、轴箱定位方式和回转阻尼的多种方案进行比较试验，加深了对高速动力转向架的认识。
1982年9月，德国确定制造试验型城间高速列车ICE/V，目标速度为300km/h。
ICE/V 动力转向架基本上沿用了DE2500机车的UmAn转向架结构。
原UmAn转向架驱动制动单元的主动控制横向质量转换装置，改为被动联接的液压减振器；转向架上，除了每轴3个制动盘外，增添了线性涡流制动。
ICE/V于1985年7月投入运行，同年达到317km/h的最高记录。
1988年5月创造了406.9km/h的世界纪录。
转向架运行良好，没有发现有失稳的势头。
1985年12月，德国联邦铁路决定以ICE/V为基础，批量生产ICE动力转向架，并对ICE/V转向架加以改造，取消了线性涡流制动；每轴采用2个制动盘；轮径由1000mm增至1040mm；拉压牵引杆采用可分式拉压牵引杆；一、二系弹簧悬挂装置端部采用橡胶垫。
转向架焊接现状分析报告
转向架焊接现状分析报告1. 引言转向架是用于汽车、火车、铁路车辆等交通工具的悬挂系统中的一个重要组成部分。
它通过连接车轮和车体，实现转向和减震的功能。
转向架的关键组件是焊接接头，焊接质量直接影响整个转向架的性能和安全性。
因此，对转向架焊接现状进行分析对于改进焊接工艺和质量控制具有重要意义。
本报告将对转向架焊接现状进行分析，包括焊接方法、焊接工艺、焊接缺陷等方面的内容，以期为转向架焊接质量的提升提供参考。
2. 焊接方法目前，常见的转向架焊接方法主要有手工电弧焊、气体保护焊（如MIG/MAG 焊接）、焊接机器人等。
不同焊接方法具有不同的特点和适用场景。
- 手工电弧焊：这是传统的焊接方法，操作简单，适用于焊接小批量、复杂形状的转向架。
但是，由于操作者技能水平变化较大，焊接质量和一致性可能存在一定的问题。
- 气体保护焊：这是一种较为常见的自动化焊接方法，适用于大规模生产。
通过使用惰性气体保护焊接区域，可以有效减少氧化和污染，获得高质量的焊缝。
- 焊接机器人：机器人焊接具有高度的自动化程度和一致性，可以大大提高生产效率和焊接质量。
然而，机器人焊接设备的投资和维护成本相对较高，需要考虑到实际情况做出选择。
3. 焊接工艺针对不同转向架的特点和要求，选择合适的焊接工艺是关键的一步。
常见的焊接工艺包括手工焊接、自动焊接、半自动焊接等。
- 手工焊接：对于小批量、复杂形状的转向架，手工焊接是一种灵活且适用的工艺。
由于每个焊接接头的差异较大，需要操作者具备较高的焊接技能。
- 自动焊接：自动焊接适用于大规模生产，通过焊接机器人来实现。
该工艺具有高度的自动化程度，能够提高焊接的一致性和质量，但需要投资相对较高的设备。
- 半自动焊接：半自动焊接是手工焊接和自动焊接的折中方式，通过辅助设备来提高生产效率和焊接质量。
该工艺适用于中等规模的生产，成本相对较低。
4. 焊接缺陷在转向架焊接过程中，常见的焊接缺陷包括气孔、夹渣、裂纹等。
CW——200K型T转向架构架建模与模态分析说明书
目录1.引言2.CW——200K型T转向架构架3.载荷工况4.计算分析评估5.模态分析6.结论7.心得体会8.模态介绍CW—200K型转向架构架结构强度分析1.引言转向架构架是车辆运行时最重要的承载部件，其可靠性能对机车的走行品质和安全性具有重要的影响，必须满足强度要求。
在上世纪六十年代前，对转向架构架的强度分析，主要采用的是经典的结构力学方法，包括近似法和精确力法，这两种方法采用了大量的假定使实际结构理想化和简单化，当构架结构越来越复杂，超静定次数增多时，这种方法计算的误差越来越大，精度越来越低。
随着计算机的普及和计算方法的发展，有限元法已成为构架强度分析的主要方法：根据构架的结构特点，建立构架的力学模型，再对构架进行离散化处理，然后用有限元分析软件进行运算。
用有限元法分析得出的理论结果和试验结果的相对误差可控制在10%的范围内。
本文对CW——200K型转向架构架焊接结构进行静强度和疲劳强度评估，载荷条件和方法参见如下标准：EN 13749、UIC 515—4、和UIC 615—4进行，许用应力和评估方法依据ERRI B12/RP17(第8版)确定。
2.CW——200K型T转向架构架2.1构架结构构架为H型钢板焊接结构，由两根侧梁和两根横梁组成。
侧梁为中间下凹的鱼腹形，由4块钢板组焊成箱形封闭结构。
侧梁内部有密封隔板使侧梁内腔成为空气弹簧的附加空气室。
横梁采用日本进口无缝钢管，外径为φ165.2mm，壁厚14.3mm。
在侧梁上焊有定位座、横向减振器座、高度阀座和防过充装置座等，在横梁上焊有盘形制动吊座，抗侧滚扭杆座、牵引拉杆座等。
在构架的焊接过程中所有部件均采用“V”型坡口，以便于机械手操作，钢板材料为16MnR（材料属性见附录表格4）即保证有足够的刚度同时又保证有良好的焊接性。
本文利用PRO/E软件建立构架装配图，如图1。
图1 转向架焊接构架2.2 有限元模型综合考虑整个构架的计算量、计算精度及构架结构的实际情况,采用ANSYS 软件对构架整体进行有限元离散和计算. 网格数量决定了计算结果的精度和规模,权衡网格数量与精确度两者的关系,最终离散出的节点数为133264 ,单元数为65798. 构架有限元离散模型如图2 所示.图二构架有限元离散模型3.载荷工况3.1 超常载荷工况在此工况下，作用在侧梁上的垂向载荷F z=1.4g(m v +C1-2m+)/4=186.0 kN;作用在构架上的横向载荷F y=2[10000+(m v+C1)g/12]=128.0 kN;10‰轨道扭曲车轮的垂向位移为25mm。
CRH380A型动车组焊接构架侧梁残余应力分析
关键词 ： Ｃ Ｒ Ｈ ３ ８ ０ Ａ型动车组 ； 构 架； 侧梁； 有 限元 分 析 ； 焊接残余应 力
中 图分 类 号 ： Ｕ ２ ７ ０ ． ３ ３ １ ． ８ 文献 标 识 码 ： Ｂ
１ 概 述
别测 点位 置外 ， 分 析 值 一 般 比测 试 值 高 。产 生 差 异
３ １ ８ ＭＰ ａ ， 最小 为 一 ２ ４ ０ ＭＰ ａ ， 最 大值在 焊缝 上 ； 焊缝 区
域 ｙ方 向 最 大 纵 向 应 力 为 ２ ８ ９ Ｍ Ｐ ａ ， 最小 为 一
的可 能原 因是模 拟 分析 忽略 了一些 具体 焊接操 作 影 响 因素 以及 模 型构 件 的 简化 等 ， 但分 析 值 与 测 试值
２ 焊 接 工艺 参 数
构架 侧 梁 焊接 的主 要工 艺 参 数如 表 １所示 ， 有 限元数值 仿 真时根 据 计 算 模 型 的简 化 要 求 ， 需 参 考
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２— ０ ８—３ １ 作 者 简 介 ：韩 永彬 （ １ ９ ７ ８一） ， 男， 工程师 ， 本科。
板等 零件 的焊 接成 型 过程 进 行 分 析 ， 并 重 点分 析 了 焊接 完成 后 ， 焊 缝 区域充 分冷却 后 的残余 应力 。
３ ． ２ 侧 梁 组 成 焊 接 应 力 场
动 车组 转 向架 构 架侧 梁 进 行 焊接 数 值 仿 真 ， 预 测制 造 过程 中构 架侧 梁 的残余 应 力和残 余变 形 。 由于 计算 条 件 的 限制 ， 对 计算 模 型 作 了必 要 的
图见 图 １ ， 等效应 力变 形云 图见 图 ２ 。
对焊 接 工艺 设 计 的 多道 调 修工 序 ， 建 立 了侧 梁
HX_N5型机车转向架构架焊接工艺
组成 ， 连接 焊缝亦 为全 焊透对 接焊 缝 。
后端 粱
制 动 粱
图 １ 构 架 的结 构 特 点
Ｃ Ｅ＝Ｃ＋Ｍｎ ６＋（ ｒ ／ Ｃ ＋Ｍｏ ＋Ｖ） ５＋（ ｉ ｕ ／ ５ ／ Ｎ ＋Ｃ ） １
２ 构 架 材 料
ＨＸ ５型 机 车 转 向 架 构 架 所 采 用 的 钢 板 牌 号 为 Ｎ
表 ２ 母 材 的 机械 性 能
澳大利 亚标 准 中规 定 的 Ａ ６ ８ ０ ， Ｓ３ ７ —４ ０ 铸钢 牌 号 为 Ａ ０ ４ Ｓ２ ７ 一Ｌ Ａ。构 架 用 钢板 的化 学 成分 见 表 １ 机 ｌ ，
械 性 能 见 表 ２ 。
钢板 Ａ ６ ８ ４ ０和铸 钢件 Ａ ０ ４一Ｌ Ａ强 Ｓ３ ７ － ０ Ｓ２ ７ １
试 样 外 表 面 任 何 方 向 出 现 大 于 ３ｍｍ 的 缺 陷 ， 估 评 时在试 样边 角 出现 的缺陷可 以忽 略 。
夏 比低 温 冲击 值 要 求 平 均 值 不 小 于 一４ ℃ 时 ５
Ａｋ ｖ＝２ Ｊ。 ７
焊缝 硬度不 应该 超过 ３０ ５ ＨＶ３ ０。
检 验 的 实 际数 据 见 表 ５ 检 验 的各 项 数 据 均符 ，
丝气 体保 护焊 ， 该方法 方便 各种 位置 的焊 接 ， 同时具
１ ７
冷 热 工 艺
机 车车辆工艺 第 ４ ２１ 年 ８月 期 ０２
有焊接 效率高 、 焊缝性能好等优 点 。对应 此焊 接方法 结 合板 材 的 化学 成 分及 机 械性 能 ， 择焊 丝 牌号 为 选
４ 焊 接 工 艺 评 定 试 验
冷 热 工 艺
文 章 编 号 ：０ ７ ３ （ ０ ２ ０ ０ ７ ０ １ ０ ４０ ４ ２ １ ） ４ １ －２
ZMA100型转向架构架侧梁焊接工艺
５ ２ 工 艺 放 量 及 焊 接 参 数 ．
侧 梁主 焊缝 的焊接 参数见 表 ２ 。
图 ３ 侧 梁 总组 装 胎
２ ３ 侧 梁 附 件 组 装 胎 ．
以立 板端 部 为横 向定位 基 准 ， 板 内侧 面 为纵 立
向定 位基 准 ， 向 以活动 螺栓 支撑 定位 ； 隔板 采用 垂 各
以下 盖板 两 端 ＋ ６ ２ ０ｍｍ的 圆做 为定 位 基 准 ， 定
位侧 梁体 ； 据侧 梁上 的 附件尺 寸 ， 别设 计不 同 的 根 分
３ 焊 接 工 艺
３ １ 工 艺 放 量 ．
分 焊 缝 成 型 不 好 ， 部 焊 缝 有 咬边 情 况 。 局
（） ２ 无损 探 伤检 查 。对 焊 缝 进 行 １０ 磁 粉 探 ０％ 伤 检查 ， 没有 发现裂 纹等缺 陷 。 （） ３ 宏观 金相 检查 。在 Ｚ Ａ１０型构 架 侧 梁 不 Ｍ ０ 同部位 割取 焊缝试 样 ２ ０件 并 编号 ， 缝 经 加 工 、 焊 磨 削 、 光后 采用 ３ ％ 硝 酸 酒 精 溶 液腐 蚀 ， 腐 蚀 彻 抛 ０ 待 底 后用 清水 冲洗 ， 风干后 照相 ， 焊缝缺 陷见表 ３ 。
定位 部件 ， 附件进 行定 位 。 对 上述 ３个 工 装 的所 有 的定 位 装 置 采 用 活 动 装
专用 定位 装置 定 位 ， 用 磁 铁 吸紧 。压 紧装 置 采 用 利
自制 通用 件 ， 用 液压 系统 进 行 压 紧 。具 体 效 果 如 利
图 ２所 示 。
收 稿 日期 ：０ １—１ ２１ ２—１ ４ 作 者 简 介 ： 志 平 （９ １ 陈 １ ８ 一） 男 ， 程 师 ， 科 。 ， 工 本
CRH2型动车组转向架构架
(1)平均应力
平均应力为静载荷产生的应力，但具有脉动载荷时的平均应力，应把脉动载荷应力的1/2加到静载荷产生的应力上去，作为静载荷工况下的平均应力。
(2)动应力
动应力为动载荷产生的应力，按下式进行计算
5.2.2.4空气弹簧支承梁
空气弹簧支承梁沿纵向跨于两端横梁之问并与构架侧梁形成封闭腔体，成为空气弹簧的支承构件和附加空气室的一部分。梁体内有一钢管型材制成的空气弹簧座导筒，用于空气弹簧与气室的连通和定位，导简与相应的横梁相连通，保证两侧空气弹簧附加气室相互独立，空气弹簧支承梁的焊接有较高的密封性要求。
表5.4许用应力及疲劳许用应力(MPa)
项目
JISG3101
SS400
JISG3106
SM400
JISG3114
SMA490
材料的抗拉强度σb
400
490
材料的屈服极限σs
235
355
材料的屈服许用应力σ0
205
305
疲劳许用应力
母材(σWl)
135
157
焊缝
未修磨(σW2)
69
修磨后(σW3)
108
转向架构架在焊接完成后，进行整体退火处理和整体机加工。
5.2.2.1侧梁
动车构架侧梁和拖车构架侧梁结构相同。侧梁采用薄板焊接，内腔设加强筋板。
侧梁组成如图5.6所示。侧梁中央有两个加工形成的圆孔，以便横梁通过。侧梁两端采用筒体结构，支承在轴箱弹簧上。筒壁与侧梁梁体腹板采用对接焊缝，上盖板采用厚钢板，与侧梁上盖板对接。轴箱弹簧简体外设轴箱减振器座，除了安装减振器外，还有两个目的：一是在内侧立板上开设吊装孔，在转向架进行起吊时用于安装吊钩；二是用于安装轮对提吊，能够在转向架整体起吊时，通过轮对提吊使轮对装置随构架整体吊装。
单_双腹板侧梁焊接式货车转向架构架性能比较_韩金刚
铁道车辆 第 47 卷第 10 期 2009 年 10 月
文章编号: 1002-7602( 2009) 10-0001- 05
单、双腹板侧梁焊接式货车转向架 构架性能比较
韩金刚, 傅茂海, 卜继玲, 邓小星
( 西南交通大学 机械工程学院, 四 川 成都 610031)
摘 要: 对单、双腹板侧梁焊接式货车转向架构架的刚度、静强度和疲劳强度进行了对比分析。结果表明, 在侧梁 抗
工况 结构形式 表面 节点号 X
坐标/ mm Y
应力/ M Pa Z
单腹板 下 3452 1
双腹板 下 25720
79 486 6 79 486 6
- 186 209 186 209
- 321 292 - 321 292
243 072 241 911
单腹板 上 52808 170 2
双腹板 下 26638 170
计算结果 表明, 2 种侧梁 结构形式的构架在超常载荷各 个工 况作 用 下 的最 大 等效 von- m ises 应力 均出现在构架 母材区, 其值 均 未 超出 Q345 钢的屈服极 限, 静强度满足相 关标准 的 要 求。从 最 大 等效 von- m ises 应力值来看, 双腹板 侧梁构架较单腹板侧梁构架除 在工况 2 作用 下其 值增 加了 3 4% 以外, 在其他 4 种工况作
弯截面模量相同的前提下, 单腹板侧梁焊接构架 具有较好的柔性, 双腹板侧 梁焊接构架 具有更好 的静强 度和疲 劳强度,
应力分布趋于均匀, 承受交变载荷的能力更强, 更能适应线路条件差、工况恶劣的环境。
关键词: 焊接构架; 货车转向架; 侧梁; 静强度; 疲劳强度
中图分类号: U 270. 331
跨座式单轨车辆的转向架构架
跨座式单轨车辆的转向架构架跨座式单轨交通作为一种独特的城市轨道交通方式，以其独特的优势在现代交通体系中占据了一席之地。
而转向架构架作为跨座式单轨车辆的关键部件之一，对于车辆的运行性能、安全性和舒适性起着至关重要的作用。
转向架构架的主要作用是支撑车辆的重量，传递各种力和力矩，并为其他部件提供安装基础。
它就像是车辆的“骨骼”，承载着整个车身的负荷，同时还要保证在复杂的运行条件下保持稳定和可靠。
从结构上来看，跨座式单轨车辆的转向架构架通常由侧梁、横梁、端梁等组成。
侧梁是主要的承载部件，它们沿着车辆的纵向分布，承受着来自车体和轨道的垂直载荷以及车辆运行时产生的纵向力。
横梁则连接着两侧的侧梁，增强了构架的整体刚度和稳定性，同时也承担着一部分横向载荷。
端梁位于构架的两端，起到连接和支撑的作用。
在材料选择方面，由于转向架构架需要具备高强度、高韧性和良好的抗疲劳性能，通常会选用优质的钢材或铝合金。
这些材料不仅能够满足构架在复杂受力情况下的强度要求，还能够有效地减轻构架的重量，提高车辆的运行效率。
制造工艺对于转向架构架的质量和性能也有着重要的影响。
目前，常见的制造工艺包括焊接、铸造和锻造等。
焊接工艺具有成本低、生产效率高的优点，但对焊接质量的要求较高，需要严格控制焊接过程中的参数和焊缝质量。
铸造工艺可以制造出形状复杂的构件，但可能存在内部缺陷，需要进行严格的质量检测。
锻造工艺能够获得较高的强度和韧性，但成本相对较高。
为了确保转向架构架在运行中的安全性和可靠性，需要进行严格的强度和疲劳分析。
通过建立构架的有限元模型，模拟各种工况下的受力情况，计算出构架的应力分布和变形情况，从而评估构架的强度是否满足设计要求。
同时，还要进行疲劳寿命预测，根据构架所承受的载荷谱和材料的疲劳性能，计算出构架的疲劳寿命，确保其在车辆的整个使用寿命周期内能够正常工作。
在实际运行中，转向架构架还需要承受来自轨道的冲击和振动。
为了提高车辆的运行平稳性和舒适性，通常会在构架上安装各种悬挂装置和减振元件。
30t轴重机车ZEE120-B0型转向架构架结构设计及强度分析
2017年第24卷第3期技术与市场创新与实践30 t轴重机车Z E E120-B0型转向架构架结构设计及强度分析谭超1陈晓峰1彭爰林1张开林2(1.中车株洲电力机车有限公司产品研发中心，湖南株洲412001;2.西南交通大学机车车辆研究所，四川成都610031)摘要:介绍了 30 t轴重机车ZEE120-B0型转向架构架的结构设计，利用HyperMesh软件建立了构架的三维有限元模 型，根据UIC615 -4标准对构架施加不同的载荷工况，将有限元模型导入A N SYS中求解各工况下的应力，完成构架的静 强度及疲劳强度分析。
关键词：构架；结构设计；强度分析doi：10. 3969/j.issn. 1006 - 8554. 2017. 03. 0030引言转向架是机车的主要组成部分，而构架作为转向架的关键 部件，是转向架各零部件的安装基础。
它主要传递了轮对到车 体之间的纵向力和横向力，承载了车体垂向力，并且承受各零 部件产生的各种复杂载荷，对车辆的行车安全有着直接的重大 影响。
30 t轴重机车ZEE120-B0型转向架是中车株洲电力机车 有限公司研制的重载货运机车转向架，其设计轴重和受力的要 求高，设计难度大。
本文主要介绍该转向架构架的结构设计和 强度分析。
1转向架构架结构30t轴重机车ZEE120-B0型构架为“日”字型结构，由2根 侧梁、1根牵引横梁和2根端梁组成。
构架侧梁采用了鱼腹形 的薄板箱型梁焊接钢结构，焊接有一系悬挂安装座、一系及二 系垂向减振器安装座以及轴箱拉杆座等部件。
构架的牵引横 梁整体下凹，中部下侧有牵引座，上侧对称分布二系悬挂安装 座并设置有二系横向止档，两侧布置了电机悬挂装置的吊挂 座。
制动器吊挂座设置在端梁和侧梁上。
构架三维模型如图 1所示。
转向架构架为冷轧或热轧钢板、钢管以及铸件焊接而成的 钢结构，构架焊接必须满足EN 15085体系的要求。
材料的屈 服极限和强度极限分别为325 MPa和510 MPa。
轨道交通车辆转向架侧梁焊接装备的研制
活 塞 杆 受 压 时 ， 压 力 尸 Ａ。一 ：。 活 塞 杆 受 拉
时 ，压 力 Ｐ。Ａ 一 。。Ｐ２即 背 压 力 ，根 据 系 统 类 型 ，初 定 尸１＝０．６ ＭＰａ。
根 据 ｌ０ ｋＮ Ｐ。＝１６ ＭＰａ、 ＝０．６ ＭＰａ， 考 虑 执 行
ｆ ｌａｍｅ，ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｃｌａｍｐｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅ，ｔｈｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ａｎｄ ｃｌａｍｐｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ—ａｒｍ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｅａｔ
ａｎ（ｔ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｄｅ ｂｅａｍ，ｉｔ ｃｏｕｌｄ ｇｕａｒａｎｔｅｅ ｔｈｅ ｗｅｌｄｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｄｅ ｂｅａｍ ｏｆ
机械制造 ５６卷 第 ６４３期
回 ２０１８／３
初 选 液 压 系 统 工 作 压 力 时 ，要 根 据 载 荷 大 小 和 设 备 类 型 而 定 ，还 要 考 虑 执 行 元 件 的 装 配 空 间 、经 济 条 件 及 元 件 供 应 等 情 况 。 根 据 工 作 载 荷 、执 行 元 件 结 构 尺 寸 、装 配 空 间 等 因 素 ，确 定 丁 作 压 力 为 １６ ＭＰａ。液 压 缸 的 主 要 结 构 尺 寸 如 图 ２ 所 示 ，图 ２ 中 Ａ。为 无 杆 腔 活 塞 有 效 作 用 面 积 ，Ａ 为 有 杆 腔 活 塞 有 效 作 用 面 积 ，Ｊｐ 为 液 压 缸 工 作 腔 压 力 ， 为 液 压 缸 回 油 腔 压 力 ，Ｄ 为 活 塞 直 径 ，ｄ为 活 塞 杆 直 径 。
３ 结构
本 着 柔 性 化 、模 块 化 、自 动 化 、智 能 化 的 设 计 理 念 ．轨 道 交 通 车 辆 转 向 架 侧 梁 焊 接 装 备 采 用 整 体 框 架 结 构 ，两 端 与 变 位 机 连 接 ，可 实 现 整 体 ３６０。翻 转 。框
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１ ． １ 构架 侧梁 组成
路 基 处理 车 构 架 （ 非动 力 ） 侧梁 （ 见图 １ ） 主 要 由 腹板 、 下拱板 、 下挡板 、 中间板 及筋 板 等构成 。其 中侧 梁 一 侧 腹板 为 一块 钢 板 ，此 侧 梁 与横 梁 焊接 组 成 构 架， 另 一侧 腹板 为 三块 钢板 拼焊 而成 。上 拱板 为一 块 钢板 ， 下拱 板 同样 是三块 钢 板拼 焊而 成 。
构 架 是 转 向架 的重要 承 载 部件 ，是 转 向架 其 他
辆转 向架 生产 。
然而对于箱形梁来说 ，由于结构尺寸长 ，焊缝 多， 热输入不均匀 ， 将产生大量焊接应力与变形 ， 有 中的各 种 冲击 载荷 。因此构 架设 计 的安 全性 、 可靠 性 时焊 接 变形 超 出设 计 尺 寸要 求 时 不得 不 采用 火 焰 或 而这 样不 仅 增 加成 本 ， 且 会 改 必须满足要求 ， 以确保机 车的安全性 。 在构架生产中 机 械 等 方法 矫 正变 形 ， ２ Ｉ ， 容易产生应力集 中， 大大降 焊 接 应 力 与变 形 的控 制 极 为 重要 ，而侧 梁 又是 焊 接 变残余应力分布状态＿ 低 了产 品的使 用 寿命 。通 常减 少 箱形 梁 结构 焊 接 残 生产 过程 中控 制 焊接 变形 的关 键ｌ 】 １ 。 零部件的安装基础 ，不仅承受机车上部所有设备 的 重量， 还 要 传 递 机 车 的牵 引 力 和 承 受 机 车 走 行 过 程 余变形量的方法有优化结构 ， 设计对称焊缝 ， 调整焊 接顺序 ， 改变热输入量或者是加强焊件约束等。因此 的因素进行了详细分析，通过对侧梁结构设计和组 研究侧梁的结构设计与焊接过程 ，找到可以减少侧 焊顺 序 进 行研 究 ， 最 大 可 能 的减 小 焊接 应 力 与变 形 ， 梁焊接残余变形量的生产方法 ，对实际生产 和今后 以期对转向架构架组焊后不需整体调修 和退火处理 同种 产 品设计 开发 具 有十分 重要 的意义 。 提供工艺技术支持 ， 降低生产成本 ， 提高工作效率。 据 了解 ，普拉 塞公 司生 产 此 种构 架 及各 梁时 均 采 用 了低 应力 小 变形 的焊 接 工 艺 以提 高焊 接 质 量 ， １ 路基处 理车构 架侧梁结构特点 焊 后单 粱 加 工 ， 构架 整 体 不加 工 ， 靠 工装 保 证 装配 精 度， 组装 后 的构架 不 需要 整体退 火 或振 动时 效 。
变形 ； （ ４ ） 对 于 小构 件焊 前 预 热 、 焊 后 回火 ， 然 后 慢 慢
图１ 路基处理车构架侧梁
１ ． ２ 侧 梁 结构 与工 艺特点
冷却 ， 以消除焊接应力Ｉ ３ ｌ 。 以上 几 种方 法 分别 是 从结 构 设 计 和 焊接 工 艺 中
路基处理车侧梁组成从侧面看 ， 形状简单 ， 中问 采取的措施 ， 有效地降低 了焊接应力与变形。 厚 两端 轻 ， 成 弓字 形 ， 各 部 分 间过 渡 自然 ， 有 利 于 机 ２ ． １ 根 据结 构特 点进 行优 化设 计 利用 焊接 变形 械手 自动焊 ， 提高焊接品质 ， 适用 于大批量 的机车车 焊接应力与变形存在于任何钢结构 中，无法完
Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｎ ｏ ． １ １ ， ２ ０１ ３
转 向架构 架侧 梁焊接 结构设计分析
焦传江 ， 钱 兆勇 ， 孙保林
（ 北京 二 七轨 道交 通装 备有 限 责任公 司 ， 北京 １ ０ ０ ０ ７ ２）
２ 构 架 侧 梁 焊 接 变 形 的控 制
通 常减 少焊 接应 力 和变形 的主要方 法有 ： （ １ ） 采用适 当 的焊接 程序 ， 如分 段焊 、 分层 焊 ；
（ ２ ） 尽可能采用对称焊缝 ， 使其变形相反而抵消； （ ３ ） 施 焊 前 使 结 构 有 一个 和焊 接 变 形 相 反 的 预
摘 要： Ａ ＨＭ ８ ０ ０型路 基处理车是 北京二 七轨 道交通装备有 限公 司与普拉 塞公 司合作生产的 大型养路机械 ，其 中转向
架 实现 国 产化 意 义 重 大 。 对 国外 路 基 处理 车 转 向 架 构 架 的设 计 与 制 造 过 程 的 工 艺性 进 行 分析 ， 消 化 吸 收 其 设 计 制 造 理 念， 以提 高北 京 二 七 轨 道 交 通 装 备 有 限 公 司的 制 造 工 艺 水 平 。 关键词 ： 转 向架 构 架 ； 侧梁； 结构设计 ； 焊接 变 形 中 图分 类 号 ： Ｕ ２ ７ ０ ． ３ ３ 文 献 标识 码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ４ ５ Ｘ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ — ０ １ ２ ２ — ０ ３
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ８ — ０ ５ 作者 简介 ： 焦传江（ １ ９ ８ ４ 一） ， 男， 山东人 ， 工 程师 ， 硕士 ， 研 究方 向 ：２ ０ １ ３ 年第 １ １ 期
尽 量 采 用对 称 施 焊方 式 ， 优 化 焊 全避免和消除 ， 但可以在设计中巧妙利用焊接变形 ， 艺 上优 化 焊 接顺 序 ， 减少 热输 入 不均 引起 的焊 接应 力 与变形 。 使其朝着有利 于结构和减少整体应力与变形方向发 接 顺 序 ， 展 。侧 梁 的构 架 设 计 就 充分 利 用 了对 称 焊 缝 设计 和 预变 形 ，通 过增 加 焊 缝 的方 式 实 现减 少 焊 接 应 力 和 变形 。如 图 ２所 示 ， 侧 梁 下 面 由 下挡 板 、 下 拱 板 拼焊 而 成 ，增 加 两 个焊 缝 不 仅可 以减 少 下 挡板 的压 型 难 度 ，而 且 装 配 时容 易实 现 两侧 水 平 度 不 大 于 １的技 术 要求 。一 般 来说 对 于构 架侧 梁 均 要 有 一定 成 拱 形