轴重+25+t+转向架货车的动力学性能

试验。研窕
文章编号:1002—7610(2007)05—0034—06
轴重25 t转向架货车的动力学性能

IO.C.POMEH,等(俄)

.摘要:介绍了3种新型货车转向架装在轴重25 t敞车上进行动力学试验的结果。着重分析了转向槊

在线路直线区段和缓和曲线上空车状态下的蛇行振动问题.

关键词:货车’转向架}动力学性能;俄罗斯

中图分类号:U270.331

文献标识码:B

The Dynamics Performance of the Bogie Freight Car with the Axle Load of 25 t Io.C.poMEH,et a1.(Russia)
Abstract The dynamics test result of three new types of freight car bogies mounted on the gondola cars with the axle load of 25 t is described.The hunting vibration of bogies on straight section and transition etllwe of the track while the cat'is empty is mainly analyzed.
Key wordb:freight car¥bogie;dynamics performance)Russia

2004年11月一12月,在研发新一代货车领域 内,对装在轴重25 t 12-197型敞车上的3种新型转 向架进行了试验。同时,作为比较样车,还试验了装 在轴重23.5 t批量生产敞车上的18—100型转向架。 这样就可以对试验结果进行比较,并在18一i00型转 向架多年运用经验的基础上,对装在轴重25 t新造 车上的试验转向架在规定的使用期内的运用能力进 行探讨。
所有被试转向架都是三大件非刚性构架,双级线 性弹簧悬挂,常接触旁承和轴箱与侧架弹性支承的承 载鞍。
乌拉尔车辆厂生产的18—579型转向架重5 t,下 心盘直径354 mm,重车状态下的静挠度75 mm,空车 为20 mnl。该型转向架中的一对转向架(下称YB3- 1)为弹性滚子旁承。承载鞍的聚合物连接件在悬挂中 相对摩擦的平均值为12.5%时,其静挠度为2.4 mm。 而另一对转向架(下称YB2r2)为弹性旁承,承载 鞍的聚合物连接件在悬挂中相对摩擦的平均 值为11%时,其静挠度为4.2 mm。
全俄机车车辆设计工艺科学研究院生产的 268502型转向架装有侧架和焊接结构的摇枕。 转向架重5.5 t。摇枕下心盘直径350 mm,旁承为 弹性滚子旁承。空车状态下悬挂装置的静挠度为 18 mill,重车在相对摩擦的平均值为9.7%时,其
收稿日期;2006q)8一95

静挠度为74 mm。承载鞍弹性元件副的刚度:纵 向——5.5 MN/m~9.8 MN/m(560 kgf/mm~1 000 kgf/mm)}横向——15.9 MN/m~21.8 MN/m(1 620

kgf/mm~2 220 kgf/mm)。 作为比较的18—100型转向架,重4.8 t,线性悬
挂,重车时的静挠度为51 mm,空车时为11 mm。

在敞车转向架试验开始前所进行的检查表明,转

向架的各主要部件均符合图纸要求,轮对和摩擦副的

磨耗很小,均未超过容许限度。被试车辆的技术规格

列于表1。





试验是在别洛列琴斯克一迈科普高速试验区间的 直线区段和半径R=650m及R一350m的曲线上.分

别在空、重车状态下进行的。空车试验时,主要注意观

察车辆转向架在直线区段和缓和曲线上的蛇行振动的

强度(即车辆运行中最有可能的脱轨处)。空车时的主 要动力指标的最大值列于表2^

衰1车辆的技术规格

 万方数据

轴重25 t转向架货车的动力学性能IO.C POMEH,等(俄)

35

构架力 /kN

直线
R=650 m

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24.5



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38



R=350m

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直线 R=650m R=350 m
直线 R一650m R等350 m
直线 月=650m R一350m
直线 R一650m R=350m
直线 R=650 m
R一350 m

7.8 8.2
0.18 0.12

0.19 0 14

0.24 0.12

0.25 0.23

7.0 8.0 9.6
0.23 0.22 0.22
0.22 0.24 0.27
0.19 0.28 0.28
0.32 0.4 0.25

7.5 6.S 13.2
0.27 0.26 0.36
0.3 0.32 0.4l
0.21 0.18 0.42
0.34 0.38 O 47

12.7 11.4

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17.7 33.2
0.52 0.48

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0.66

从表2数据中可以看出双级线性悬挂转向架的优 越性。新型转向架空车的垂直振动比18-100型标准 转向架车辆平均低30%。这一点在直线和半径较大 的曲线(R=650 m)上特别明显。
装用新型轮对的车辆,在运行速度低于80 km/h 时,其侧向力的增加并不大。这是因为在没有蛇行 振动时,相互作用力主要是当车轮与线路不平顺冲 击时由车辆的振动形成的。这种情况在试验区间一 般不超过第二级限度。对于技术性能区别不大的转 向架,其车体的参数和质量对侧向力的值影响很大。 因此在所研究的速度范围内,YB3。I和yB孓2转向 架构架力的值是相同的,而且超过18—100型标准转 向架构架力的值不大(标准转向架车辆的质量在空 车状态下小l t)。而268502型转向架在这一速度 范围内的构架力几乎大了50%(见表2)。这是由以 下因素造成的:
车辆的质量几乎大10%I 轮对相对于侧架移动的自由度小} 旁承的摩擦力矩偏大(从波形图图1、图2可以看

出,268502型转向架的旋转角在直线上比yB3型转 向架小25%~30%)。
车轮没有踏面磨耗的转向架,是在运行速度超 过90 km/h时开始出现蛇行失稳。图1和图2分别 示出了YB3-2和268502型转向架蛇行振动转角的 波形图。从图上可以看出,不同结构转向架蛇行振 动的强度随着速度的提高而增大。如图1所示,当 速度为120 km/h时,在100 m~200 m长的区段上 出现了一些正弦振荡的波束。随着速度的提高,区 段的长度在增加,而且振幅也增大,因而导致相互作 用力增大。由于268502型转向架旁承上的摩擦力 矩大于YB3型转向架,所以在速度增加时蛇行振动 强度增加不大。但是,当车轮冲击钢轨时构架力会 增大60%~80%。
应强调指出的是,上述的一切均为车轮没有踏面 磨耗的转向架。而当车轮有踏面磨耗时临界速度则有 所降低,而蛇行振动的强度也会急剧增加。作为例证, 图3示出了18—100型转向架装在戊烷罐车和敞车上 空车状态下构架力的波形图。

 万方数据

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 万方数据

轴重25 t转向架货车的动力学性能10.C.POMEH,等(俄)

37



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线路长度/m

图3新轮对空罐车和踏面磨耗轮对敞车构架力的波形围 (a)——新轮对罐车.速度为90 km/h时;(b)、(c)、(d)——踏面磨耗轮对敞车,速度分*0为70 km/h、80 km/h、90 km/h时

不久前进行的试验表明,装有新轮对时敞车转向 架的抗蛇行振动的稳定性大大高于罐车转向架。图3 (a)示出的足无踏面磨耗轮对罐车、速度在90 km/h 时构架力的波形图。罐车在这一速度时记录下来的构 架力为16 kN,而装有同样轮对的敞车则为10 kN。 但当敞车装用的轮对踏面磨耗为2 mm~7 mm时(不 同的轮对,踏面磨耗也不同,因为这些轮对都是退出运 用的车辆用过的),速度范围从70 km/h到90 km/h 开始出现强烈的蛇行振动并进一步恶化,振动波形示

于图3(b)、3(c)、3(d)。 对重复装用的轮对的试验表明,当运行速度接近
80 km/h~90 km/h时,车辆在运用状态下的构架力 为无磨耗轮对车辆构架力的3倍。因此,在确定运行 条件时必须遵循的原则是:不仅要考虑工厂提供的新 结构状态下的试验结果,也要考虑这些走行部在最大 允许磨耗量(特别是轮对的)结构状态下的试验结果, 此外,还要考虑到类似结构的车辆段修和摘车修以后 的多年的运用经验。

 万方数据

38
在线路的曲线区段.根据平衡速度值当运行速度 低于100 km/h时,不同结构的转向架其相互作用力 的比值与直线区段上的相类似。268502型转向架的 构架力几乎达到18-579型和18—100型转向架的2倍。 如上所述,这是由于提高了旁承的摩擦力和承载鞍一侧 架系统的刚度所致。但当运行速度更高时,在缓和曲 线和较大半径曲线上开始出现转向架的蛇行振动,同

国外铁道车辆第44卷第5期2007年9月
时在这些区段上失稳的临界速度低于直线区段。这一 点说明了这样一个事实,即在运用中空车脱轨主要发 生在速度为60 km/h及以上时过渡曲线区(空车运用 中的临界速度值)。
新转向架重车状态在直线上速度在120 km/h以 下的范围内工作稳定,因此,振动幅值的增大与运行速 度成正比例(重车转向架的动力指标列于表3)。

动力指标 转向架型号

临界值

构集力 /kN

表3重车转向架的动力指标

线路种类
直线 R=650m
R一350m


26.7 25.9

24.4 24 23.3

速度/(km·h'1)

80 25 32 3&5

90 30.6 33 9

100 38.2 34.3





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直线 R=650m R一350m
直线 R一650m R=350m
直线
R;650 m R=350m
直线
R一650 m R=350 m
直线 R=650m R=350 nl


33.4 41.8

18 28 32.5

——0.1

014 0.09

0.12 0.09

O4 0

0.1 0.11

—0 8 O5
—O 6 O2

0.15 0.13 0.09
m12 0 16

24.7 3Z.3 46.1

Z7.2 39.4

32.1 42 8

53,2 S8.g

0.18

0.26

0.29

0.36

0,42

0 09

0.13

0.24

0.34——

0.21————————

0.】9 0.09 O.2

0.26
0.13


0.32 0,33

0.38 0 51

0.44


0.3 0.12 O.26

0.42 0.13

0.4 0.28

0.48 0.39

0.53

——

O.Z2 O.09 O.21

0.26 0.13

0.3l O.22

0.29 O.34

0.29

但当速度更高时开始出现运行失稳,因而所有转 向架的相互作用力急剧增大。
在半径较大的曲线上,当速度为120 km/h时,只 有YB3-2转向架出现了蛇行振动,因而其构架力也达 到了72.8 kN,其值与268502型转向架比较相近。但 是后者相互作用力的该数值并不是失稳造成的,而是 如上所述是提高摩擦力矩和承载鞍的刚度所致。这些 因素也影响到在R一350 In曲线上以及侧向通过道岔 时的作用力值。
表4列出了重车侧向通过P65型n号道岔时的 转向架构架力和旋转角的数值。
 万方数据

裹4重车时转向架的构架力和旋转角

CA-3型自动车钩装置钩尾销的疲劳寿命 H.R mEoKTHcToB,等(俄)

39

文章缩号:1002—7610(2007)05—0039—03
CA.3型自动车钩装置钩尾销的疲劳寿命

H.E.中EoKTHCToB,等(俄)

摘要:介绍了俄罗斯4家工厂生产的CA-3型自动车钩钩尾销的试验台试验结果,并指出为提高运行

安全性.有必要采用钩尾销疲劳特性的规范要求。

关键词:自动车钩I钩尾销}试验I俄罗斯

中田分类号:U270.34

文献标识码:B

Fatigue Life of Yoke Key in CA一3 Automatic Couplers
H.B.中EoKTHCToB,et a1.(Russia) Abstract:The test resuits by test stand for the yoke key in CA一3 automatic couplers produced by four
faetories in Russia are described.It is pointed Out that it is necessary to apply the regulations and requirements for fatigue features of yoke key in order tO improve the operation safety.
Key wordslautomatic couplerl yoke key;test;Russia

钩尾销在实际运用条件下,无论是装在客车上还 是装在货车上,主要是因为极限磨损而报废。但是它 在货物列车上发生的破坏,从运行安全的观点看,则可 能造成非常严重和难以预测的后果。因此,钩尾销在 货车上因裂纹和折断的报废率虽然不高(约为报废总 量的2%),却值得详细研究并采取措施,以消除这种 故障,并防止与此有关的事故。钩尾销的破坏带有明 显的疲劳特性,因此,对货车自动车钩装置钩尾销的疲 劳寿命采用规范的要求,是保证俄罗斯和独联体国家 铁路线路运行安全的一个很重要的条件。
为规范对保证运用安全的疲劳特性的要求,须对
丽酐两丽面而雨F——一

运用载荷和大量生产条件下实际达到的特性进行评 估。
在实际运用条件下,作用于钩尾销的载荷可根据 《交通部轨距1 520 mm铁道车辆计算和设计规范》[11 (以下简称《规范》)中的运用中作用于车辆的纵向力的 分布作为第一近似值。但从典型的多循环疲劳的观点 评价钩尾销的载荷程度时只须考虑牵引力,而该《规 范》中的牵引力频谱则需修正。小于0.4 MN的力处 于钩尾销疲劳极限载荷以下,并且不会造成其疲劳损 伤的累积。当力大于2.4 MN时,根据应变测量研究 的数据,钩尾销材质中出现塑性变形,并发生零件强化 (考虑到实际应力符号不变)。

得到的数据还表明,268502型转向架旁承上的摩 擦力矩较大(与18一100型转向架相比相互作用力较 高,转向架旋转角较小)。
可以得出以下结论: (1)装用轴重25 t的18—579型转向架的车辆,其 动力指标不比装用轴重23.5 t的18—100型标准转向 架的车辆差。但是,装用弹性滚子旁承转向架的车辆, 以40 km/h的速度侧向通过道岔时的侧向力超过允 许值16%的情况除外。 (2)综合相互作用力指标,轴重25 t的268502型 转向架车辆要比轴重23.5 t的18—100型转向架车辆 差。因此,建议将268502型转向架相对于车体的旋 转阻力矩降至1 tf·m~1.5 tf·m。

(3)当18—579型转向架以100 km/h以上的速度 运行时,可以观察到强烈的蛇行振动(特别是弹性旁承 转向架),然而却没有造成车轮脱轨稳定性安全系数超 标。当走行部零件处于磨耗状态时,蛇行振动的振动 强度有可能急剧增大,导致在运用速度范围内使稳定 性安全系数降低和使车辆脱轨概率增加。
(4)18—579型和268502型转向架需要修改走行 部参数,并对带磨耗轮对的运用车继续进行试验。
岳建平译自BeCXaHK BHHE【水T》 2006,NQl,21~26
陈明资棱

 万方数据

轴重 25 t 转向架货车的动力学性能

作者: 作者单位: 刊名:
英文刊名: 年,卷(期): 引用次数:

Ю.С.РОМЕН, 岳建平
国外铁道车辆 FOREIGN ROLLING STOCK 2007,44(5) 0次

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介绍了ADAMS及ADAMS/Rail动力学仿真软件的模块组成及功能,建立了三大件转向架货车的非线性数学模型,其中转向架中央悬挂装置中斜楔摩擦块的 建模直接采用更接近实际的接触模型.应用ADAMS/Rail软件对货车系统的运动稳定性、曲线通过性及运行平稳性等动力学性能进行了分析,发现通过一定 的技术改造,三大件转向架货车具有良好的动力学性能.结果表明该软件能够建立较复杂的车辆系统仿真模型,分析结果较合理.
9.会议论文 曹志礼 关于货车提速与提高转8A转向架适应性问题的分析 1996
货车提速达90km/h是一项重要铁路技术政策。在45万辆各型货车中装转8A转向架的货车约有35万辆占货车总数的78℅,而转8A架 的空车性能不良将制约提速的实施,所以,提高转8A转向架的结构性能以适应提速的需要是一个重大课题。该文阐述了转8A的结构性能及其存在的 主要问题、提速对货车转向架的基本要求以及提高转8A适应性的基本途径。提出了对转8A性能改进的具体建议。
10.学位论文 陈雷 提速货车横向动力学可靠性研究 2008
长期以来,货车横向动力学性能的可靠性是困扰我国货车提速的一个关键技术难题。型式试验表明转8A型转向架原型车在新车状态下能满足 100km/h运行的需要,但实际运用中空车运行速度只能限制在70km/h以下,其横向动力学性能的可靠性成为货车提速的瓶颈。目前我国研发的多种提速转 向架均通过了120km/h型式试验,但尚未在120km/h条件下进行长期运用考核,提速货车横向动力学性能的可靠性亟待全面、科学的评估。

货车横向动力学性能的可靠性研究对货车运行安全、设计、制造、维修周期及标准的制定具有重要意义。受传统的动力学评估技术所限,货车动力 学性能的可靠性研究在国内外几乎是空白。随着车辆运行品质动态监测系统(TPDS)的建立以及铁道车辆信息化的发展,使得以地面监测方式获取符合 实际运用条件、大样本的横向动力学可靠性数据成为可能。
本文基于2003~2007年中国铁道科学研究院环行线进行的35万km提速货车120km/h可靠性试验,提出了利用地而监测评估货车横向动力学性能可靠性 的方法,并对参试货车及正线上提速货车横向动力学性能的可靠性进行了分析。主要研究工作包括以下几个方面:
1)提速货车120km/h可靠性试验中横向动力学相关的故障分析。收集了可靠性试验中与横向动力学密切相关的磨耗及故障数据,分析了各类转向架 在各种工况下与横向动力学相关的故障表现形式及规律。
2)地面监测技术及可靠性试验地面监测数据分析。分析了轮轨地面监测技术,通过我国TPDS在正线上监测数据的分析,明确了TPDS监测对货车横向 动力学可靠性分析的意义;分析了所有可靠性试验参试货车监测数据与累积里程的关系,以及与横向动力学相关故障的关联性,提出了提速货车横向动 力学性能相关的可靠性地面监测评估体系。
3)货车横向动力学性能地面监测评估技术研究。借鉴贝叶斯参数估计的思路,推广得到贝叶斯估计推论,以此为基础提出了货车横向动力学评估贝 叶斯估计推论模型,实现了地面监测与正线动力学评估的基于概率的数值关联,解决了地面监测评估货车横向动力学性能标准缺失的难题。利用可靠性 试验监测数据和对应的动力学试验数据,以及实测数据和正线不平顺动力学仿真计算结果,得到地面监测与正线动力学试验二维条件概率分布的实测样 本和仿真样本。提出了基于累积概率二维条件概率密度函数的生成方法,解决了试验样本在大范围缺失的问题,得到其二维概率密度函数。利用上述模 型对可靠性试验货车横向动力学性能进行了评估和验证。
4)提速货车可靠性试验数据分析。利用货车横向动力学评估贝叶斯估计推论模型,产生可靠性试验中参试货车横向动力学可靠性数据;分别建立可 靠性试验中参试货车空车、重车的可靠性模型;针对货车可靠性数据随机截尾、数据量少、故障比例小以及无失效数据等特点,分别提出了针对随机截 尾数据和无失效数据的三参数威布尔分布的点估计和置信限估计方法;分析其可靠度、可靠寿命等指标的点估计和置信限估计结果,这些结果是在可靠 性试验加速强化的极限条件下得到的,因此具有重要的指导意义。
5)正线提速货车可靠性分析。作为地面监测评估提速货车横向动力学可靠性的应用实例,利用TPDS及其HMIS,收集了正线上速度100km/h以上的 P65型专用棚车大量的监测数据及其运用时间,应用货车横向动力学评估贝叶斯估计推论模型产生P65型专用棚车横向动力学性能可靠性数据,利用三参 数威布尔分布进行了可靠性分析,得到其可靠度、可靠寿命等指标的点估计和置信限估计结果,这些结果是在实际运用条件下,对提速货车横向动力学 可靠性进行大样本评估得到的,明显优于可靠性试验中加速强化条件下得到的小样本可靠性结果。

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_gwtdcl200705007.aspx

下载时间:2010年5月21日


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