【硕士】新型地铁转向架构架结构分析与测试【2008】

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内容简介

　　学科专业：机械工程　　授予学位：工学硕士　　学位授予单位：上海交通大学　　学位年度： 2008年　　转向架是城市轨道车辆走行部分，对列车运行安全具有重要影响，而构架是转向架最主要的部件,承受和传递各种作用力及载荷。上海地铁一、二号线列车转向架构架经过3—5 年时间运营后，相继在电机吊座、齿轮箱吊杆座、牵引拉杆座发生裂纹，后虽经局部结构补强，现仍在上述部位发现裂纹，除此之外，横向止挡座及横梁等部位也出现了裂纹，给列车安全运行带来严重隐患。为找出构架频繁发生裂纹的原因，有必要通过对列车转向架进行加速度测试和构架动应力测试，掌握列车在线路上实际运行的载荷工况，并有针对性的设计满足列车实际使用要求的转向架构架。　　通过对现今国内外轨道交通车辆转向架构架结构类型、设计理念、强度评价、试验标准等内容进行调研，针对现有构架出现裂纹的部位，在线路上进行构架实际载荷的测试，对测试数据采用雨流法统计，掌握构架的实际运用状况，为新设计的转向架构架参数确定提供依据。为提高新设计构架的强度，新构架在原Duewag 构架结构的基础上进行了大面积的改进，在确保原有零部件安装接口均不变的前提下，采用了抗扭能力大的圆管作为横梁，同时对电机吊座、齿轮箱吊座、牵引拉杆座及横向止挡座进行了改进。　　本文首先对新设计的转向架构架的各主要结构采用简支梁进行简化计算，在确定每一部位上不同截面的面积及断面惯性矩后，通过第四强度理论公式计算各断面内的应力并进行评定。随后建立了新设计构架的有限元分析模型，对构架的静强度和疲劳强度进行分析。依据UIC615-4规范、古德曼（Goodman）曲线和屈服极限σs分别进行了运用静载荷、疲劳载荷及超常静载荷工况强度计算及评定。计算结果表明,新设计构架满足UIC615-4 规范对构架强度的要求, 构架各部位满足疲劳强度要求。　　最后以UIC615-4 标准为基础并考虑上海地铁车辆转向架实际运行工况经验拟定试验程序，施加在线试验所测得的载荷进行关键部位的强度试验，通过磁粉和超声波探伤检查后没有发现裂纹产生。　　研究及试验结果显示：新型转向架构架的强度试验结果与有限元分析结论吻合，满足上海地铁现有的运营条件和要求。　　

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