机械工程学报

作者：张亚禹, 孙守光, 杨广雪, 李广全

单位：1. 北京交通大学机械与电子控制工程学院 北京 100044;2. 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 青岛 266111

关键词：转向架构架,轴箱弹簧,一系减振器,载荷特征,疲劳损伤；

基金：国家重点研发计划课题资助项目（2018YFB1201704-04）。

利用载荷标定方法制作轴箱弹簧力传感器和一系减振器力传感器，线路测试得到动车转向架构架的垂向载荷时间历程。结合车载GPS信号和陀螺仪信号，分析列车起动加速、高低速直线运行、线路曲线通过、电机扭矩波动、制动停车等典型工况下构架载荷的变化特征。采用有限元仿真分析的方法确定构架端部的疲劳危险区域及载荷与应力的传递关系，进而编制构架在轴箱弹簧载荷、一系减振器载荷和耦合载荷作用时的应力幅值谱，最后依据疲劳损伤线性累计准则计算得到构架的疲劳损伤分布。研究结果表明，与构架非动力侧相比，构架动力侧轴箱弹簧载荷受电机输出扭矩的影响较大，尤其在列车起动、制动、电机扭矩波动等工况载荷变化明显。在轴箱弹簧载荷和一系减振器载荷单独作用时，构架端部的应力较大位置分布基本一致，最大载荷-应力传递系数为6.56 MPa/kN。在耦合载荷作用下，构架端部各测点处的疲劳损伤值均高于轴箱弹簧载荷、一系减振器载荷的单独作用。列车由速度200 km/h增大至350 km/h时，构架一位侧疲劳危险点的累计损伤值由0.078增大至0.435，增大了约4.6倍。在同一速度级下，一系减振器载荷产生的疲劳损伤影响参数大于轴箱弹簧载荷。研究结果可为焊接构架的优化设计及仿真分析提供一定理论参考。

来源：2020年第10期

《机械工程学报》期刊编辑部

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