提速货车转向架下交叉支撑装置制造工艺与疲劳寿命研究

论文摘要

近年来随着国民经济建设的迅速发展，我国铁路已经进行了五次大提速。为了适应铁路提速的需要，货车行业也在进行提速改造。货车提速的关键在于要有能适应提速运行需要的货车转向架。通过从对性能、检修及经济性等方面综合比较，侧架交叉支撑式三大件转向架更适于我国的铁路货车提速需要，应该是为我国货车提速转向架的发展方向。交叉支撑转向架通过在两侧架间增加弹性交叉支撑装置，保持转向架运行过程中两侧架相对正位，提高转向架抗菱刚度，减少转向架的轮轨冲角，从而有效改善运行过程中车轮轮缘磨耗。在交叉支撑型转向架的制造中，交叉支撑装置是保证上述性能的最重要的部件，作为一种焊接部件在运用过程中，不停的承受不规则的交变载荷，因此对侧架交叉支撑装置的制造质量及疲劳寿命要求非常高，同时作为货车上除轮对以外，距轨道距离最近的部件，一旦出现问题，将直接导致行车事故。本文通过对交叉杆扣板直焊缝、端头环焊缝等各部位裂纹的分析，找出了其断裂机理及与疲劳寿命的相关因素，同时对对疲劳试验加载条件进行研究，制订合理的疲劳试验对交叉杆进行疲劳分析，以便为下一步交叉杆焊接及组装工艺改进提供有效的依据。根据试验结果对交叉杆的制造工艺、组装工艺进行了改进，根据制定的疲劳试验条件对交叉杆进行实验室疲劳试验及实际运用考验，最终证明了交叉杆制造工艺改进的有效性；同时完善交叉支撑装置的组装工艺及检测手段，减少由于组装原因对交叉杆寿命的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 提速货车转向架方式简介
• 1.1.2 交叉支撑转向架原理
• 1.1.3 交叉支撑装置受力情况
• 1.1.4 交叉支撑装置组装效果对转向架的影响
• 1.2 下交叉支撑转向架结构与交叉杆制造工艺介绍
• 1.2.1 转向架主要性能与参数
• 1.2.2 转向架主要结构简介
• 1.2.3 交叉杆主要制造工艺简介
• 1.3 交叉杆疲劳强度低产生的实际危害
• 1.4 本文的基本内容
• 1.4.1 在交叉杆制造工艺方面
• 1.4.2 交叉支撑组装工艺方面
• 1.5 本课题的可行性及意义
• 第二章 交叉杆疲劳裂纹断裂机理分析
• 2.1 疲劳断裂的机理分析
• 2.1.1 疲劳破坏的特点
• 2.1.2 影响焊接接头疲劳强度的主要因素
• 2.2 扣板疲劳断裂失效分析
• 2.2.1 交叉杆扣板疲劳破坏概况
• 2.2.2 钢管疲劳断裂分析
• 2.2.3 扣板U形焊缝开裂分析
• 2.2.4 扣板疲劳断裂失效小结
• 2.3 端头焊接接头疲劳失效分析
• 2.3.1 端头焊接接头概述
• 2.3.2 环形焊缝疲劳断裂分析
• 2.3.3 端头焊接接头疲劳试验主要结论
• 2.4 本章小结
• 第三章 交叉杆疲劳试验加载条件研究
• 3.1 交叉杆动应力测试与载荷谱
• 3.1.1 测点布置方案及动应力数据采集系统结构介绍
• 3.1.2 转K2交叉杆结构载荷计算与分析
• 3.1.3 转K2交叉杆结构抗菱剪切力（水平力）分析
• 3.1.4 可以得到以下结论
• 3.2 交叉杆室内静载标定与动载标定
• 3.3 交叉杆疲劳薄弱部位应力成分识别
• 3.4 转K2交叉杆疲劳试验加载条件研究
• 3.4.1 确定三种疲劳加载条件
• 3.4.2 线路运行中交叉杆两种载荷的损伤分析
• 3.4.3 室内疲劳试验加载条件确定
• 3.5 本次装车试验暴露的其它问题
• 3.6 本章小节
• 第四章 交叉杆零部件制造工艺改进
• 4.1 产品现状调研
• 4.2 扣板焊缝细化晶粒工艺试验
• 4.2.1 细化晶粒工艺试验结果
• 4.2.2 改进后的焊接工艺
• 4.3 交叉杆杆身及扣板压型工艺改进
• 4.3.1 杆身与扣板压型尺寸实测
• 4.3.2 方案确定
• 4.3.3 方案实施
• 4.4 端头环焊缝的焊接工艺改进
• 4.5 交叉杆制造工艺改进的可靠性验证
• 4.6 本章小结
• 第五章 交叉支撑装置组装工艺改进
• 5.1 组装形位误差对动力学性能影响的数据分析
• 5.2 制定合理的交叉支撑组装工艺
• 5.3 制定合理的正位检测手段
• 5.3.1 方案制定及研发、试制
• 5.3.2 转向架正位检测装置的检测原理介绍
• 5.4 交叉支撑装置组装工艺改进后的可靠性验证
• 5.5 结论
• 结论
• 参考文献
• 工程硕士研究生简历
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢