铁路车辆转向架构架的应力 - 改
PW80E-Ⅱ转向架构架抗侧滚扭杆座尺寸控制工艺改进
PW80E-Ⅱ转向架构架抗侧滚扭杆座尺寸控制工艺改进发布时间：2021-07-08T04:18:26.206Z 来源：《中国科技人才》2021年第11期作者：杨卫刚[导读] PW80E-Ⅱ转向架是引进阿尔斯通公司B23型地铁车辆转向架转化而来，该转向架在杭州1号线有着良好的运营业绩，目前B型车的运营速度为80km/h，PW80E-Ⅱ转向架构架作为国内B型车用转向架的核心部件，因此产品质量直接影响到列车运行安全，在构架生产过程中各个阶段的质量控制尤为重要，满足设计要求是保证构架质量的根本保障。
中车南京浦镇车辆有限公司江苏南京 210031摘要：介绍了PW80E-Ⅱ转向架构架抗侧滚扭杆座组装过程，对抗侧滚扭杆座工装定位及抗侧滚扭杆座组装工装和平衡检测要求进行了工艺改进，减少了组装偏差并保证了抗侧滚扭杆座在3D检测时的尺寸要求。
关键词：抗侧滚扭杆座；工装；3D检测引言PW80E-Ⅱ转向架是引进阿尔斯通公司B23型地铁车辆转向架转化而来，该转向架在杭州1号线有着良好的运营业绩，目前B型车的运营速度为80km/h，PW80E-Ⅱ转向架构架作为国内B型车用转向架的核心部件，因此产品质量直接影响到列车运行安全，在构架生产过程中各个阶段的质量控制尤为重要，满足设计要求是保证构架质量的根本保障。
但是抗侧滚扭杆座组装，焊接后3D检测时尺寸批量超差，且很难进行热调修，该尺寸超差容易造成扭杆无法组装导致返工。
一、结构介绍PW80E-Ⅱ转向架构架组装工序的零部件包括两个侧梁、一个横梁、两个空气弹簧座、两个抗侧滚扭杆座组成（结构详见图1），各零部件通过工装进行定位组装，抗侧滚扭杆座的组装示意图如图2所示。
组装完成后进行焊接、平衡、加工，然后进行3D检测（动车X6.1拖车X4.1）。
二、现状分析1）组装工装目前抗侧滚扭杆座组装时，扭杆座凹槽放在工装定位槽上（图2）通过气缸向上顶紧定位在侧梁下盖板上，定位后通过点固焊完成组装。
转向架构架焊接残余应力和变形的控制
焊接 变形 和 焊接残 余应 力另 外 一个重 要影 响 因 素是 焊接 结构 形 式 ， 同时它 是最 为复 杂 的影 响 因素 。 在焊 接过 程 中有 一个 规 律 ， 如 果 焊 接 过 程 中 约束 度 过多 ， 焊 接残余 应 力必 然增 加 ， 但 是 可 以减 低焊 接应
的幅 值影 响作 用较 小 ， 甚 至 减小 焊 接 变 形 可 能 会 导 致焊 接残 余应 力 的集 中 。焊接 电压 或者 电流 以及 焊
自身 的 约束作 用 在 焊接 过 程 中 占据 主导 地 位 ， 而焊 接约 束 度随着 结 构 复杂 度 的增 加 而 增加 ， 为 防 止焊
接过 程 中焊接 件 的 刚度 不 足 ， 通 常情 况 下 在 设计 焊 接结 构 时 ， 一般 需 要 利 用加 强 筋 来 提 高 结 构 的稳 定
相 关企 业 采 用 的新 工 艺是 采 用 控 制 焊 接 温 度 来制 约 焊接 件 变 形 ， 并 且 通 过 适 当 的 焊接 工 艺 以及 焊
接 工 装 来 保 证 加 工 面 的位 置精 度 。 与 此 相 对 ， 国 内传 统 工 艺 的构 架 焊 接 后 整 体 退 火是 一 种 相 对 落 后 的 工 艺方 法 。 文章 对 ２种 工 艺进 行 了对 比 分 析 ， 阐 明 了新 工 艺 的 先 进 性 。
焊 接工 艺 对 于 残余 形 变 的 影 响 至关 重 要 ， 其 影
响 因素很 多 ， 其 中包括 工艺 方法 、 焊 接过 程 中热输 入 量、 工 装 的 固定方 式 、 焊接 顺 序 、 焊接 胎 架 以及 焊 接
约束 度等 。在 以上各 种 工 艺 影 响 因素 中 ， 焊 接 次 序 对 于 焊接 应力 的影 响 最 为 显 著 。一 般 情 况 下 ， 通 过 改变 焊接 顺序 可 以改 变应 力集 中区域并 降低 残余 应 力 等 级 。但是 减 小焊接 变 形则 对减 小整 体残 余应 力
新版铁路客车检修规程转向架部分概述
新版铁路客车检修规程转向架部分概述吕松江【摘要】为了进一步优化铁路客车检修标准,解决原规程在执行中存在的问题,中国铁路总公司组织编写了新版《铁路客车厂修规程》[1]与《铁路客车段修规程》[2],并于2015年1月印制下发.新版铁路客车检修规程与原规程相比变化较大,本文重点对新规程中转向架部分的检修标准进行介绍,并与原规程分析比较,以期让新版铁路客车检修规程能够被更好的理解与执行.【期刊名称】《铁道机车车辆》【年(卷),期】2016(036)002【总页数】3页(P87-89)【关键词】检修规程;修程修制;检修标准;转向架【作者】吕松江【作者单位】中车南京浦镇车辆有限公司,江苏南京210031【正文语种】中文【中图分类】U279.3+3中国铁路总公司组织编写了新版《铁路客车厂修规程》(以下简称“新厂规”)与《铁路客车段修规程》(以下简称“新段规”)，新版铁路客车检修规程(以下简称新规程)执行后，《铁路客车段修规程》、《关于公布18型国际客车及24型空调客车检修规程的通知》、《25型客车段修规程、双层客车段修规程》、《25K型客车检修规程》、《25T型客车检修规程(A1、A2、A3级修程)》、《青藏客车检修规程》、《22型(23型)客车厂修规程、25型双层客车厂修规程》、《25K型客车A4修规程》、《25B型、25G型客车厂修规程》、《25T型客车A4-1级检修规程》、《BSP 25T型客车A4-1级检修规程》、以及在试行的相关客车检修规程停止执行。
为了便于新规程的理解与执行，本文对新规程变化较大的内容，尤其是转向架部分检修标准进行分析，并与原规程进行分析比较。
原铁路客车检修规程中规定的修程修制，不同车型存在一定程度的差异，新规程对修程修制进行了调整，规定客车检修分为五级修，厂修分为A4、A5修，段修分为A2、A3修。
新规程参照动车组的修程修制[3]增加A5修，并明确A5修的技术标准，优化了各部件寿命管理及检修维护的要求。
CRH_2型200km_h动车组转向架
CRH2动车组转向架轮对与E2-1000原型车相比，作 了如下设计变更：
（a ）拉板式
（b）转臂式 图 2 CRH2 动车组转向架一系悬挂装置
第一阶段进口轴箱弹簧采用了日本国内普通的 SUP9（SUP11）系列弹簧钢，国产化替代材料选择了我 国在货车转向架中已应用较为成熟的60Si2CrVAT 弹簧 钢。
国产化轴箱体采用了与日本普通的 SC450 型铸钢 具有等同性能且具有运用业绩的25MnNiB低合金铸钢。
转向架最大 长度 /mm
3 416
一般转向架：3 4 1 6 头车转向架：3 5 6 6
转向架最大 宽度 /mm 空气弹簧左 右间隔 /mm 空气弹簧 有效直径 /mm
3 102 2 460 525
3 102 2 460 525
驱动方式
传动比
车轴轴承
转向架制 动方式 液压制动 油缸装置
闸片
挠性联轴节和 一级减速齿轮方式
CRH2动车组转向架构架与E2-1000系原型车转向架
轴箱定 位方式
阻尼方式
轴承中心 间距 /mm
表 2 转向架的主要结构参数
动车转向架
拖车转向架
转臂式
转臂式
一系：垂向油压减振 器；二系：横向油压 减振器和抗蛇行减振 器
一系：垂向油压减振 器；二系：横向油压 减振器和抗蛇行减振 器
2 000
2 000
修水平，重点对转向架一系定位结构及轴承设计进行了变更，并采取了相应的环境对策。该转向架自
转向架故障分析及改进方法
摘要随着我国高速铁路的发展,高速列车的安全稳定运行成为人们关注的热点。
转向架是连接车体和轨道的唯一通道,转向架关键部件的性能蜕变和故障状态直接导致车体和转向架振动形式改变,同时也严重威胁到列车的运行安全。
列车车体和转向架的振动信号中蕴含了丰富的信息,有效地运用这些信息进行转向架关键部件的故障诊断、部件性能蜕化估计和故障预警,对保障列车安全稳定运行具有重要的理论意义和工程应用价值。
然而,列车的振动信号是典型的复杂度高、耦合性和不确定性强的非线性信号,传统的单一特征提取方法难以达到有效识别故障的目的,亟需探寻新的特征提取和特征融合方法,以更有效地实现转向架故障诊断与性态估计。
鉴于此,论文在系统分析信息测度理论主要指标物理意义的基础上,提出了信息测度理论中信息熵和复杂性测度算法与时频分析方法相结合的特征提取和分析框架,针对高速列车转向架故障信号特征提取、关键部件性能蜕化估计、多特征融合与降维等问题,开展了以下研究工作：1)论文研究了5种小波信息熵在表征机械振动信号方面的含义和小波信息熵测度在高速列车转向架故障识别中的适用性,并将其应用于高速列车转向架故障振动信号的特征提取。
将多种小波信息熵构成高维特征向量用于转向架关键部件的故障状态识别。
2)将信息测度与聚合经验模态分解方法相结合,研究了一系列经验模态信息熵和经验模态复杂度,提出了基于经验模态信息测度的高速列车转向架故障特征提取方法。
该方法首先对高速列车转向架故障仿真信号进行聚合经验模态分解,对分解后的各个固有模态函数进行筛选,最后分别提取信息测度指标作为故障信号的特征。
通过对转向架故障类型的正确识别,验证了经验模态分解下的信息测度在高速列车故障信号特征提取中的可行性与有效性。
3)为了解决列车实际运行时出现的部件服役性态逐渐蜕变过程中的状态估计问题,论文提出了一种基于关联信息测度的特征提取方法。
分析了部件性能蜕变的各个阶段振动信号与正常状态下振动信号之间的关联关系,对该关联关系进行量化分析,以表征部件参数的蜕变程度,据此提出了利用互相关样本熵和相对聚合经验模态能量熵来描述转向架的性能蜕化的特征。
CRH3C动车组次轮四级修转向架构架关键尺寸分析
CRH3C动车组次轮四级修转向架构架关键尺寸分析摘要：本文对CRH3C动车组次轮四级修的部分动车构架及拖车构架测量关键尺寸，并与五级修测量结果对比，分析动车构架及拖车构架在Z方向尺寸变化差异的原因。
关键词：CRH3C动车组；次轮四级修；构架；关键尺寸。
中图分类号：文献标识码：B前言为充分了解CRH3C动车组构架经过五级修进入次轮四级修的状态变化，本文对次轮四级修车组抽取部分构架进行关键尺寸测量，分别列举动车构架及拖车构架的检测结果，及与五级修时的尺寸测量结果对比。
1 CRH3C动车组构架的结构及高级修检修要求CRH3C动车组是以德国ICE3为原型车开发研制的，是国内首个投入运营的时速300Km 的8辆编组动车组，其设计寿命20年。
截止至2023年CRH3C平台动车组运营时间已经全面超过设计寿命的一半，该车型最高运行里程已达到约800万公里。
转向架构架为走行部及其附件的支撑结构，将来自车体的静态和动态负载传输给轮对，承受车辆运行中的轮对导向力、牵引力和制动力。
CRH3C动车组构架由侧梁、横梁和纵梁组焊成“H”形结构，侧梁由钢板焊接而成，横梁为无缝钢管，主体材质为S355J2W。
（a） CRH3C动车组拖车构架（b） CRH3C动车组动车构架图1 CRH3C动车组拖车构架及动车构架2009年至2010年北京交通大学结构强度实验室为原北车长春轨道客车股份有限公司（现中车长客股份公司）生产的CRH3转向架构架进行静强度和疲劳试验。
实验参考EN 13749及UIC515-4要求，实验结果显示：超常工况的最大应力为269.0MPa，小于转向架用材的屈服强度355MPa；经过1000万次的疲劳试验，没有疲劳裂纹产生[1]。
理论上构架能满足设计寿命使用要求。
CRH3C动车组构架在三级修、四级修主要是状态检查，并不测量关键尺寸；五级修后的三、四级修增加对构架部分焊缝探伤检查。
五级修时对构架关键焊缝进行探伤检查，对关键尺寸进行测量[2]，构架测量图及构架五级修尺寸测量要求见下图及下表。
转向架检修故障及改进方法
摘要伴着生产力的提高及铁路技术的发展，我国目前拥有各型铁路货车约100万辆，货车使用的转向架形式各异。
其中绝大部分都是两轴转向架。
转8A即为其中的一种。
它用于载重60-70t的货车上，是铸钢导框式转向架也是我国铁路货车使用众多转向架当中的典型之一。
但是，随着我国铁路货运向高速重载的方向发展。
转8A型转向架各类故障频繁发生，危及铁路货车的行车安全，制约铁路货车的快速发展。
为此，有必要对转8A型转向架的检修工艺做出分析并提出合理的改正方案，以提高铁路货车的运行安全及运输效率，促进我国铁路货车向高速重载方向和谐发展。
本文根据转8A型转向架在实际检修中出现的各种不足，结合实际经验摸索和探讨，对其逐一进行分析并设计出合理的改进措施。
关键词：货车转向架；转8A；检修流程；工艺改进目录第1章铁路货车的转向架 (1)1.1概述 (1)1.2铁路货车转向架的作用 (2)1.3铁路货车转向架的检修形式 (2)1.4铁路货车转向架一般检修流程 (3)1.5铁路货车转向架的主要形式 (5)①三大件式转向架 (5)第2章转8A型转向架的检修工艺分析 (6)2.1转8A型转向架 (6)2.2转8A转向架的组成 (7)①基础制动装置 (7)2.3转8A型转向架各部件的检修工艺 (8)2.3.4轮对和轴箱 (14)2.4转8A转向架的优缺点 (17)第3章：近几年转8A型和新型货车转向架的工艺改进 (18)3.1近年来转8A型转向架的工艺改进 (18)3.2新型货车转向架使用的新技术 (19)第4章：转8A转向架检修工艺的改进优化方案 (21)4.1导框式侧架磨损严重原因分析及工艺改进 (21)4.2摇枕裂纹原因分析及工艺改进 (22)第5章：结论 (24)第1章铁路货车的转向架1.1概述货物运输是铁路运输的重要组成部分,货物的南来北往，都需要车辆来装运。
因此，我们把铁路上用于载运货物的车辆统称为货车。
而货车转向架是铁路货车的关键部位，转向架是车辆上的走行装置，是支承车辆的走行部分，转向架是能相对车体回转的一种走行装置，它是由两个或两个以上轮对用专门构架（或侧架）及其他配件共同组成的一个独立小车。
高速动车组转向架构架载荷及应力相关性研究
高速动车组转向架构架载荷及应力相关性研究摘要：载荷谱是进行构架结构设计、疲劳试验加载以及疲劳寿命评估的重要依据。
如何使得建立的载荷谱能够准确反映结构实际损伤，是目前载荷谱研究亟需解决的课题之一。
本文基于实际线路测试获得的载荷和应力信号，采用滑动窗口算法，选取最佳特征参数，分析了构架14种载荷与多个测点应力之间的相关性，给出了多种工况下载荷与应力之间相关性的变化规律。
结果表明，曲线工况下载荷-应力之间的相关性强于直线工况。
空车和重车的载荷-应力相关性基本一致。
本文研究结果为建立准确的高速动车组构架损伤一致载荷谱奠定了基础。
关键词：高速动车组；载荷；动应力；相关性1.引言构架作为高速动车组转向架的关键部件，位于轮对和车体之间，支撑车体、均分轴重，承受并传递来自轮轨和车体的载荷，因此其结构可靠性对列车运营安全至关重要。
载荷谱是结构强度设计和校核、可靠性预测和评估以及疲劳试验验证的重要依据。
高速动车组构架属于不规则的框架结构，承受多种和多方向的载荷，如何使得建立的载荷谱能够准确反映结构的实际损伤，是建立该型结构载荷谱的主要难点之一。
理论上，构架上所有载荷对结构的损伤均产生贡献。
在建立载荷谱过程中，各载荷依据时间历程进行雨流统计后，将丧失时间与相位信息，导致由编制的载荷谱获得的结构损伤，与线路动应力测点的实测损伤不一致。
为编制与实际损伤一致的载荷谱，需要在所编制载荷的基础上，建立各载荷之间以及载荷与测点损伤之间的相关性，使得建立的载荷谱能够反映和涵盖结构的实际损伤以保证结构设计的安全性。
为此，本文在线路测试某型高速动车组构架载荷和动应力的基础上，开展多种工况下相关性特征参数和计算方法研究，为建立高速动车组损伤一致载荷谱奠定基础。
2.相关性特征值选取2.1相关性系数计算方法合理的参数选取是保证相关性研究可靠性的基础，本文采用Person相关系数来衡量载荷、应力测点间的相关程度，其表达式为：2.2载荷特征值选取合适的特征值是实现滑动窗口算法合理性与可靠性的保证。
CRH2动车组拖车转向架构架的强度分析
CRH2动车组拖车转向架构架的强度分析CRH2动车组拖车转向架构架的强度分析引言：现代高速铁路系统在运营中对列车的安全性和运行效率要求越来越高。
作为其中重要组成部分的动车组拖车转向架结构架的设计和强度分析对于保障列车的安全运行至关重要。
本文将对CRH2动车组拖车转向架结构架的强度进行分析，并探讨其对列车运行的影响。
一、CRH2动车组拖车转向架的结构CRH2动车组拖车转向架结构由构架、悬挂装置、附属装置和附件组成。
其中，构架是支撑整个转向架的关键部分，其强度对转向架的安全运行起着重要作用。
二、转向架结构的强度分析1. 载荷计算：在分析转向架结构强度之前，需要先对其所承受的载荷进行计算。
载荷主要包括静载荷（车辆重量）、动载荷（列车在运行中的振动和冲击）以及侧向力等。
通过对各种载荷进行计算和模拟，可以获得转向架结构所承受的力学应力。
2. 强度分析：利用有限元分析方法，对转向架结构进行强度分析。
将转向架的结构分解为有限个小单元，通过建立数学模型对其进行计算和分析。
通过分析，可以了解不同部位的强度情况，进而进行必要的优化措施。
3. 疲劳分析：转向架在长期运行过程中会受到循环荷载的作用，容易出现疲劳破坏。
因此，疲劳分析也是转向架结构强度分析的重点之一。
通过对转向架在实际运行条件下的循环荷载进行模拟和计算，可以得到转向架结构的疲劳寿命并提出相应的改进措施。
三、强度分析对列车运行的影响1. 安全性保障：通过对转向架结构的强度分析，可以评估其在不同载荷情况下的安全性能，从而保障列车在高速运行时的安全性。
2. 运行效率提升：强度分析结果可以为CRH2动车组的设计和制造提供依据，优化结构，减少材料用量，提高组装效率，从而降低成本和提高生产效率。
3. 降低维修成本：通过对转向架结构的强度分析，可以提前发现可能出现的疲劳破坏部位，采取相应的维修措施，减少维修成本和维修时间，提高列车的可用性和可靠性。
结论：对于CRH2动车组拖车转向架结构架的强度分析是确保列车安全运行的重要环节。
Y25型转向架构架结构强度和疲劳分析
Y25型转向架构架结构强度和疲劳分析Y25型转向架构架结构强度和疲劳分析概述：随着铁路交通运输的发展，高速列车对转向架的要求越来越高。
本文将对Y25型转向架的结构强度和疲劳进行分析，以期为高速列车转向架的设计和改进提供指导。
一、转向架结构强度分析1. 架构设计Y25型转向架的架构设计围绕着提高结构强度展开。
采用了截面尺寸大、材料性能好的钢材，通过合理的梁柱布置确定主轴和副轴的力学特性。
通过对结构的受力分析和计算，确保转向架在列车运行过程中能够承受各种力的作用。
2. 受力分析转向架在使用过程中，受到了多方面的力作用，包括垂向荷载、弯矩和剪力等。
对于垂向荷载，主要是来自列车荷载的传递和集中荷载的作用。
对于弯矩和剪力，来自于曲线行驶时车轮的侧向力以及交流电动机产生的冲击力。
通过受力分析，确定了转向架在各种条件下的最大受力情况。
3. 结构强度计算根据受力分析的结果，进行结构强度计算。
采用有限元方法，将转向架的结构分为若干个小单元，在每个小单元中进行应力和应变的计算。
通过应力云图的分析，了解到转向架中的应力分布情况，并确定了各个关键部位的强度和刚度。
二、转向架疲劳分析1. 疲劳寿命预测疲劳是导致转向架失效的主要原因之一，因此对于转向架的疲劳寿命进行分析非常重要。
通过疲劳试验和数值模拟相结合的方法，预测转向架在长时间使用过程中的疲劳寿命。
根据材料的疲劳性能和实际应力情况，建立疲劳寿命模型，预测转向架在预定使用条件下的寿命。
2. 疲劳裂纹扩展在转向架的使用过程中，可能会出现疲劳裂纹，如果不及时处理，裂纹将进一步扩展，导致转向架的失效。
通过对转向架材料的断裂韧性和裂纹扩展速率进行研究，可以预测裂纹扩展的情况。
根据研究结果，采取相应的措施，延长转向架的使用寿命。
3. 疲劳寿命评估根据疲劳寿命预测和裂纹扩展情况，对转向架的疲劳寿命进行评估。
通过评估结果，确定转向架的使用寿命和更换周期，为转向架维修保养提供依据。
结论：Y25型转向架的结构强度和疲劳分析对于高速列车的安全运行非常重要。
动车组转向架故障原因及改进方法模板
摘要安全是铁路运输的永恒主题，客车安全又是铁路安全的重中之重。
旅客列车作为复杂系统集成，任何细小的故障隐患，都将可能造成无法估量的损失。
本论文以 25K 型客车 CW-2 型转向架的故障统计数据作为分析依据，统计梳理了客车走行部的多种故障模式，综合乌鲁木齐车辆段的运营线路、季节气候、运行里程以及维修水平等多方面因素，运用数据统计以及相关性分析，确定出影响客车走行部故障主要的相关因素以及故障模式。
合现场作业实际，本论文选取了客车走行部维修班组作为基于风管理维修策略的实施对象。
根据“管理规范化”的要求，融合岗位安全职责、基本作业过程、规章管理制度以及安全质量控制措施等方面，修订出符合现场风险管理实际的《检车员岗位风险控制说明书》；根据“作业标准化”的要求，客车走行部故障模式、事故基本事件、安全风险点、基本作业过程以及质量标准，修订完善出具有操作性的《25K 型客车转向架流程风险辨析指导书》。
通过对基于 25K 型客车 CW-2 型转向架故障统计以及因素相关性分析，运用故障模式故障树分析，基本事件的风险辨析、评估和层级防控，完善了分级管理、预警预控的客车维修策略，确保了现场安全作业管理的全面、准确、有效，进一步提高了客车维修水平。
关键词:CRHIn型动车组;转向架构架;车轴齿轮箱;转向架轴承目录摘要 (I)第1章.绪论 (1)1.1转向架的总体概括 (1)1.2故障案例分析 (1)1.3故障原因分析 (2)第2章转向架的结构 (3)2.1转向架由那些组成 (3)2.2转向架的结构图 (3)2.3轮对踏面压到异物后的异响 (3)2.4管路泄露故障引发的异响 (3)2.5油压减振器引发的异响 (3)2.6 自动车钩偏移引发的异响 (4)第3章.转向架的作用 (6)3.1转向架的历史 (6)3.1.1准高速客车型 (6)3.1.2高速型 (7)3.2转向架的主要作用 (7)第4章转向架的故障分析 (9)4.1动车转向架故障类型分析 (9)4.2动车组转向架故障原因分析 (12)4.2.1部件设备漏油分析 (12)4.3制动装置故障分析 (12)4.4其他零部件的故障分析 (12)4.5动车组转向架的故障模式、致命性分析(FMECA) (13)第5章.动车组转向架轴承的检测技术与处理 (14)5.1动车组转向架轴承故障诊断的基本内容 (14)5.2动车组转向架轴承故障监测常用技术 (14)5.3机车车辆轴承故障机理分析 (16)5.3.1轴承故障的振动原因 (16)5.3.2动车组转向架轴承缺陷产生的特征频率 (16)结束语 (18)参考文献： (19)第1章.绪论1.1转向架的总体概括转向架是轨道车辆结构中最为重要的部件之一，其主要作用如下：1）转向架是车辆的一个独立部件，在转向架于车体之间尽可能减少联接件。
基于热点应力的国产化Y25型转向架焊接构架疲劳强度分析
从 目前世界各 国货车转 向架的应用情况来看 ， 高速 货车 基本 上采用 构架 式转 向架 ＿ １ ］ 。为提 高我 国
Ｊ ｕ ｌ ｙ，２ ０ １ ３
基 于热点 应 力 的 国产 化 Ｙ ２ ５型 转 向架 焊 接 构 架 疲 劳 强 度 分 析
王 红 ，刘 万 选 ，商跃 进
（ 兰州交通大学 机 电工程学院 ，甘肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ７ ０ ）
摘
要 ：以用于 １ ６ ０ ｋ ｍ・ ｈ ＿ １ 提速货车 的国产化 Ｙ２ ５型转向架焊接构架为研究对象 ，依据 ｕＩ Ｃ ５ １ ０ — ３ 标准设
图 ３ 应力较大 区域疲劳强度校核 图
由于 构 架 与 轴 箱 通 过 轴 箱 导 框 和 轴 箱 弹 簧 相 连 ，因此在 构架 轴箱 导框 弹簧 支撑 处施 加 弹性位 移 约束 。 １ ． ３ 计算 结 果及分 析 根据表 １ 得 到 ７种 工况下 焊 接构架 的结 构应 力 ， ＝ ＝ ＝ ｌ ，２ ，… ，７ ；然 后 比较 任 意 ２个 工 况 下 结 构 应力 的大小 ，再 利用 式 （ １ ）和 式 （ ２ ）计 算 这 ２
第３ ４ 卷 ， 第４ 期 ２ ０ １ ３年 ７月
文章编号 ：１ ０ ０ １ — ４ ６ ３ ２（ ２ ０ １ ３ ）０ ４ — ０ ０ ６ ６ — ０ ５
中 国 铁 道 科 学
ＣＨ Ｉ Ｎ Ａ ＲＡＩ ＬＷ ＡＹ Ｓ ＣＩ ＥＮＣＥ
CRH2型动车组转向架构架
CRH理动车组转向架构架5.2.1基本结构CRH型动车组转向架构架分为动车构架和拖车构架两种。
构架为焊接钢结构，主体框架呈H形，由两侧梁和横梁构成侧梁为箱形断面，横梁采用无缝钢管型材。
5.2.2构架组成构架由侧梁、横梁、纵向连接梁、空气弹簧支承梁及其他焊接附件组成。
动车转向架构架和拖车转向架构架主结构相似，不同之处主要是动车转向架构架设有电动机吊座和齿轮箱吊座，拖车转向架构架设有轴盘制动吊座。
动车转向架构架和拖车转向架构架结构分别见图 5.4、图5.5承载刚度，并在侧梁外侧及两横梁间设置空气弹簧支承梁， 两支承梁分别与两横梁连通，共同组成空气弹簧附加气室。
靠近横梁与侧梁的连接处设置 4个轮盘制动吊座两横梁之间设纵向连接梁，主要用于吊挂增压缸和设置 横向减振器安装座及横向缓冲挡安装座。
为保证动车组 20年的使用寿命，在满足强度要求的前 提下，为降低转向架自重，构架的主要承载构件采用了符合 JISG3114标准的耐候钢材料，其他部位采用合金结构钢。
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。
522.1 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。
图二6働梁组应圈5, 动耶转向聚掏舉结构卓牌；5-制动吊座〔盖食一宝位号燈小一卓压班箭竜舟沖一耶向曲捋电副机孙除*10谢轮馳用噂‘图：；烏樞车转向絮那接构累■蕈川顒冋连按聲山一空气Jilt 也承谨洛一制动詁轮盘一逛忖iff 座I ：—增压 歓暹社理胡一垂向止 用些r 轴盘X 讪*-CRH 型动车组转向架构架侧梁内设有筋板，以提高侧梁侧梁组成如图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522.2 横梁动车构架横梁和拖车构架横梁略有不同，动车构架横梁斜对称布置两电动机吊座和齿轮箱吊座；拖车构架横梁上相应位置设置轴盘制动吊座。
CRH5动车组转向架技术
Pendolino高速转向架系列产品
摆式转向架 •ETR 460 、470 、480 ( 意大利、瑞士) •ICT (德国) •IC 2000- (西班牙) •SM3 (芬兰)
非摆式转向架
•TAV S104(西班牙Lanzaderas动车组) •CA250 ( 中国CRH5型动车组)
•系列化、标准化和模块化设计； •转向架零部件轻量化设计； •各零部件功能独立化设计； •全寿命周期维修成本设计; •先进、成熟、可靠、适用的零部件。
•零部件强度计算分析
试验验证手段
高速转向架的标准： •高速运行的安全性 •高速运行的平稳性 •曲线通过能力 •转向架的强度可靠性 •方便维修的结构
•实验室试验（ 零部件疲劳试验、 轮轨接触应力及磨耗测试） •滚振台试验（动力学性能） •线路动力学试验（动力学性能） •线路动应力测试（转向架强度）
以上ETR系列转向架共2504台，累计运用里程2亿公里。
• TAV-S104转向架： 2002年ALSTOM 公司在 Pendolino 摆式 列车转向架基础上，去掉倾摆系统开发了非摆式转向架， 并应用在西班牙 Lanzaderas动车组上。
TAV S104 转向架
• CA250转向架： 2005年ALSTOM公司在TAV-S104转向架基础上 研制了CA250转向架，应用在中国CRH5型动车组上。
Yaw actuator Vertical actuator
实际轮对实验台测试
Lateral actuator
Brake system
L1
Q1 轮轨力测量
Y1 L2
Y2 Q2
铁道车辆转向架构架疲劳强度研究
铁道车辆转向架构架疲劳强度研究铁道车辆转向架构疲劳强度研究1. 引言铁道车辆作为重要的交通工具，其安全性和可靠性备受关注。
转向架作为车辆的关键部件之一，其疲劳强度对车辆的运行安全具有重要影响。
因此，对铁道车辆转向架构造进行疲劳强度研究具有重要意义。
2. 转向架构造及其作用转向架是铁道车辆的重要组成部分，主要由车轮、轮轴、轮对、承载架等构成。
其作用是支撑车辆重量、传递牵引和制动力，同时保证车辆的稳定性和操纵性。
3. 疲劳强度的概念及影响因素疲劳强度是指材料在循环载荷下发生疲劳破坏的能力。
铁道车辆转向架的疲劳强度受到多种因素的影响，包括材料的强度、载荷的大小和循环次数等。
4. 疲劳强度的评估方法为了评估转向架的疲劳强度，可以采用有限元分析、应力集中因子法和疲劳试验等方法。
有限元分析可以通过建立转向架的数值模型，计算其应力和应变分布，进而预测疲劳寿命。
应力集中因子法则通过提取关键部位的应力集中因子，进行疲劳寿命预测。
疲劳试验则通过对转向架进行实际加载，观察其疲劳破坏形态，评估疲劳强度。
5. 疲劳强度优化设计为了提高转向架的疲劳强度，可以采取优化设计的方法。
例如，可以通过增加材料的强度、改变结构的几何形状、优化焊接工艺等手段，来提高转向架的疲劳寿命。
6. 疲劳强度监测与维护为了保证转向架的安全运行，需要进行定期的疲劳强度监测和维护。
可以采用无损检测技术，如超声波检测、磁粉检测等，对转向架进行检测，及时发现潜在的缺陷和疲劳损伤，并进行修复或更换。
7. 结论铁道车辆转向架的疲劳强度研究对保障车辆的运行安全具有重要意义。
在研究过程中，需要综合考虑材料、结构和加载等因素，并采用合适的评估方法和优化设计手段，以提高转向架的疲劳寿命。
同时，定期进行疲劳强度监测和维护，可有效延长转向架的使用寿命，确保铁道车辆的安全运行。
通过进一步的研究和应用，有望提高铁道车辆转向架的疲劳强度，为乘客提供更安全、舒适的出行体验。
基于动应力试验的转向架构架疲劳寿命预测
名 义应力法估算 构件或 结构 的寿命 是建 立在 下述 假
设 基础之上 ： 材料 、 件 和结 构 是 理想 的连 续 体 ， 承 受 构 且
的 载 荷 不 大 ， 面 的 应 力 小 于 材 料 的 屈 服 极 限 ， 力 应 变 断 应
成线性 关 系 ， 力 循 环 作 用 下 的 寿 命 较 长 ， 高 周 疲 应 属 劳Ⅲ 。因此 ， 寿命估 算 的依 据是应 力 谱 、 料 的疲 劳特 性 材 曲线 以及疲 劳累积损 伤理论 ， 具体思 路如 图 １ 所示 。
以 下 部 位 ： ｊ
量结 构 在实 际运 用 中的动 态应 力 ， 进 行 疲 劳寿 命 的评 并 估 是非 常必要 的 。 目前 ， 动态应 力 测试 已经 成 为新设 计
的轨道 车辆 必做 的一项 试 验 。 １ 疲 劳 寿 命 的 估 算 方 法
研 究 的构架 实际 工作 载荷 是变 幅载荷 ， 幅载 荷下 变 疲 劳 寿命 估 算方 法 有 下 列 几 种 ： 义 应 力 法 、 部 应 力 名 局 法、 局部 应力 一应 变法 。采用 名义 应力 法 对 构架 的疲 劳 寿命进 行估 算 。
完 全 真 实 的反 映 车 辆 实 际 的 受 力 状 态 ， 此 通 过 试 验 测 因
２ 动 应 力 试 验
２ １ 测 点 布 置 ．
正确 确定 构架 的 动应 力 测 点 分 布 是 疲 劳 寿 命 分 析
的关 键 环 节 之 一 。 动 应 力 测 点 应 该 分 布 在 容 易 出 现 疲
第 ３ 卷第 ４ Ｏ 期
２１ ０ ０年 ８月
铁 道 机 车 车 辆
ＲＡＩ ＬＷ ＡＹ Ｌ０Ｃ０Ｍ ０ＴＩ ＬＣＡＲ ＶＥ ８
等效结构应力法原理及其在转向架焊接构架疲劳寿命分析中的应用
其中：
［ （ ） （ ）］ ΔＫｎ ＝ 槡ｔ Δσｍｆｍ
ａ ｔ
＋ Δσｂｆｂ
ａ ｔ
（３）
ａ／ｔ＝１
∫ ［ （ ）］ Ｉ（ｒ）＝
ａｉ／ｔ→０
（Ｍｋｎ）ｎ ｆｍ
（ａ ｔ
ｄ（ａ／ｔ）
）－ｒ ｆｍ
（ａ ｔ
）－ｆｂ（ｔａ
）
ｍ
（４）
檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨
ΔＳｓ －Ｎ 曲线方程为：
ΔＳＣｄ 和ｈ 均为试验常数。
可见，新 定 义 的 主 Ｓ－Ｎ 曲 线 方 程 与 ＢＳ ７６０８—
２０１４《钢结构疲劳设计和评估》、ＩＩＷ —１５３９—１９９６／
ⅩⅤ—８４５—１９９６《焊 接 接 头 与 部 件 的 疲 劳 设 计 》以 及
Ｄｏｎｇ Ｐｉｎｇｓｈａ教 授 基 于 力 学 基 本 原 理 及 大 量 焊 接 疲 劳 试 验，找 出 了 计 算 焊 缝 疲 劳 寿 命 的 新 方 法［１－６］ （网格不敏感 的 主 Ｓ－Ｎ 曲 线 法 ）。 该 方 法 采 用 网 格 不 敏 感 的 结 构 应 力 计 算 方 法 （Ｍｅｓｈ－ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒ－ ａｌ Ｓｔｒｅｓｓ Ｍｅｔｈｏｄ）及主 Ｓ－Ｎ 曲 线 模 型，可 以 相 对 准 确 地计算出空间任意走向焊缝的疲劳寿命。
（２）ＤＣＶ 系 列 差 压 阀 倒 立 安 装 对 差 压 阀 性 能 参
需要说明的是，由 于 差 压 阀 实 际 生 产 过 程 中 受 两 数影响较小，实物对产品安装方向的要求不高，可以正
侧弹簧刚度、预压缩量、内部零部件配合误差等因素影 立安装也可倒立安装。
响，导致同一差压阀两侧性能也不完全相同 。
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铁路运输的转向架构架应力
Rusu-Casandra Aurelia Liliana*, Baciu Florin, Iliescu Nicolae, Atanasiu Costica
期刊Procedia Engineering100 ( 2015 ) 482 – 487
第二十五届DAAAM智能制造与自动化国际学术研讨会，DAAAM 2014年
布加勒斯特理工大学，Splaiul Independentei 313号，布加勒斯特，部门6060042，罗
马尼亚
摘要：本文对工厂中用于运输的典型铸铁转向架构架在加载相应常见的工作操作下产生的应力和应变的分布情况进行了研究对比。
使用三维有限元方法进行数值分析的结果和使用应变仪技术的实验研究结果进行了比较。
计算和实测得到了相同的结果并且准确的测算出了构架的最大应力区。
知道了最危险的应力集中区后对其进行新的优化设计工艺使其在加速是不会变的不安全从而来确保铁路运输的安全。
关键词:转向架;应力分析;有限元方法;实验技术;设计优化
1 引言
铁路行业和火车制造商的主要目标是交通安全、运输经济和铁路运输能力。
如今,现代技术和它的新特性导致了不断的提高设计和施工车辆的车身结构。
铁路行业遇到的新阶段发展:改进运行服务安全、轻质结构,保证最大装载量,减少产品设计周期和在同一时间降低建设、维护和修理的成本。
大部分的铁路车辆研究关注铁路机车的关键结构部件的完整设计过程，如转向架帧、车轴、车轮和其他组件,其中包括设计过程、评估方法,验证和制造质量要求[1]。
列车转向架是铁路车辆的一个主要组成部分，转向架是轨道车辆结构中最为重要的部件之一，转向架支撑车体、承受并传递从车体至车轮之间或从轮轨至车体之间的各种载荷及作用力，并使轴重均匀分配，在支撑车身静载荷中扮演着一个重要的角色,转向架能使车辆灵活地沿直线线路运行及顺利地通过曲线，保证车辆安全运行。
而且转向架还具有支撑轮对、车轴、制动装置和悬架装置的功能，转向架的结构要便于弹簧减振装置的安装，使之具有良好的减振特性，以缓和车辆和线路之间的相互作用，减小振动和冲击，减小动应力，提高车辆运行平稳性和安全性。
保证机车车辆在轨道上安全平稳地运行。
在设计车辆结构过程的早期阶段由于转向架的设计需要频繁的变化结构，因此在预测过重负载情况下的转向架的运转状态中有效的模拟方法是不可缺少的条件[ 2，3 ]。
推广到我们的工作[ 4 ]，在本文中介绍了一个用于运输的典型的铁路客车液态铸铁转向架构架的研究方法。
铁路车辆由车体和位于车辆两端的两个转向架组成，其中有四个车轴用于支撑罐体和模块化钢梁。
新采用的设计方案所设计的转向架构架是用数值分析与有限元方法分析的，并且用应变片进行测量得到实际数据用于与有限元方法得到的数据进行对比。
通过对得到的应变和应力分布结果的比较，认为得到的实验数据和结果是
比较准确的。
所取得的成果和项目开发的经验对转向架构架的优化设计是有用的。
2 试验研究
本实验使用可靠的测量方法应变计技术进行了实验研究，以找出转向架构架的最危险区域的应变和应力情况。
图1显示的是测试实验的装置。
奥廷格鲍德温仪表制造认为132点区域的所承受的压力是最大的。
其中的几个如图2所示。
除了上面的框架的核心部分, ,由于在转向架的一些部位容易产生问题需要维修,在转向架的这些重要的部位都给出了四对开口(I-1, I-2; II-1, II-2; III-1, III-2 和IV-1, IV-2) [5]。
进行初步测量的一个小的开口半径,应力超过材料的许用应力且一些部位的屈服应力超过了，因此半径增加50毫米的值并且进行另一组的测量。
图1 转向架的试验装置
图2 应变片的位置和加载条件
此外,在一个新的方案中，设计的转向架构架模型两侧的开口III是相互连接的，在这种情况下测量转向架构架在载荷下的变形。
同时对转向架构架的这些部位进行研究（图
3）。
最后测量并比较在开口III没有连接的方案中在同一点的应变。
单轴应变计主要位于开口I，II，III，IV（图3）且应变花的两个传感器位于转向架的
顶表面上（图2）。
三个应变桥、13个由Vishay生产的转换器已经在使用。
车体产生1500KN 的垂直载荷因此要应用液压机。
在开口处所测应变值和相应的应力在表1中列出，其中包括2个结果：在开口III没有连接和连接。
利用该方程计算了应力[ 6，7 ]：
σ=K·E·ε(1)
其中K是一个修正系数取决于换能器的常数，E = 2.1x105 MPa弹性模量钢和θ= 0.3是泊松比。
3 有限元分析
有限元分析是使用SolidWorks软件来实现转向架构架三维四面体单元的建立[8, 9 ]。
图4显示了由23593个单元和47486个节点的有限元网格。
对载荷和边界条件进行类似的模型试验研究。
图4 有限元网格划分施加载荷和几何约束
图5表示的是转向架构架在开口III没有相互连接的模型并且在图中显示出了模型在载荷下产生位移的等值线图。
图6表示的是转向架构架在开口III相互连接的模型并且在图中显示出了模型在载荷下产生位移的等值线图。
图5 无连接的模型位移
图6 连接模型的位移
图7和图8表示的应力图中的两个研究案例：开口III没有连接的模型应力图和开口III 连接的模型应力图。
图7 （a）无连接的应力模型图（b）开口III-1的详细放大图
图8 （a）连接的应力模型图（b）开口III-1详细放大图
结论
利用应变计测量和有限元模拟分析应力和应变在一个转向架上的分布是研究铁路运输中客车车辆的重要组成部分。
基于所获得的结果的比较，可以得出以下结论：
1 确定竖向荷载都施加在构架顶面的附近和中央开口这些关键部位上（图7 a，b）。
利用数值分析得到的应力最大值是205 MPa。
仿真结果和试验结果吻合较好，误差小于6%。
2 实验设计了一个在开口III的两边相连接的模型的方案，利用有限元分析方法得到的压力最高值（220 MPa）产生在大致相同的区域（图8 A，B）。
利用有限元分析方法得到的结果和实验结果之间没有出现明显的差异。
然而实验结果显示开口III没有连接时的压力降低而其相邻的开口II（测量点149的值为215兆帕–表1）和开口IV的应力却反而增加了（图9）。
图9 在开口区II、III和IV
3 图5和图6显示，在开口III是相互连接的设计中转向架构架的顶面产生的位移是最大的。
从表1可以注意到开口III由于连接其应变值降低，最近的开口II和开口IV的应变值不是增加反而降低了。
4 实验和数值模拟结果的比较显示出了相似的趋势并且提供了该转向架构架在加载条件下的状态的可靠信息，还在临界区域估算了应力和应变的数值。
这些信息可以对该型转向架结构优化的方法提供一些改进方面的方法，以满足转向架的设计要求和使用寿命。
因此，在今后的工作中，对所有开口相连接设计的模型的力学状态可以进行分析了。
参考文献
[1] 欧洲标准EN 13749:2011，铁路轮对及转向架-规定车架结构要求的方法，欧洲标准化委员会，
布鲁塞尔，2011.
[2] J. S. Kim, H. J. Yoon，城市地铁列车GFRP复合构架在临界载荷条件下的状态，Procedia工程10
（2011），2375-2380，爱思唯尔公司
[3] K. Chlus, W. Krasoli,铁路运输网络的数值试验，动力系统和运输学报Vol. 19，No. 3，2012.
[4] A. Rusu-Casandra,F. Baciu,N. Iliescu, C. Atanasiu，铸铁在鱼雷罐的应力和应变，2012、
第二十三届国际DAAAM研讨会,DAAAM志卷23,1号，书号刊号2304-1382,4 978-3-901509-91-9，维也纳，奥地利，2012.
[5] W. G. Lee, J.S. Kim, H.J. Yoon，对于复合构架和三通结构强度评估，第十八届国际复合材料
会议，韩国，2011.
[6] J.W.Dally，W.F.Riley，实验应力分析，McGraw-Hill，ISBN 978-0070152045，纽约，美国，
1991.
[7] R. L. Hannah，S. E. Reed（编辑），应变计的用户手册，Elsevie科学有限公司与力学实验，1992，
USA.
[8] * * *（2010）SolidWorks用户手册，Systèmes MES SolidWorks公司，Concord,MA,USA.
[9] k. Huebner,D. Dewhirst,D. Smith,T. Byrom,工程技术人员用有限元法，Wiley-Interscience ,ISBN
978-0471370789，加拿大，2001.。