13号车钩故障分析及对策研究

论文摘要

车钩缓冲装置是铁道车辆最基本的也是最重要的部件之一,它是用来连接列车中各车辆使之彼此保持一定距离,并且传递和缓和列车在运行中或在调车时所产生的纵向力和冲击力。13号车钩是我国货车用主型车钩,除大秦线C63型运煤专用敞车装用16/ 17号车钩外,几乎所有货车都采用13号车钩。13号车钩(包括2003年部批投产的13A型车钩)代表了我国货车车钩的现状。随着我国铁路运输提速、重载的发展,作为当前货车主流品种的13号上作用式车钩,在货物列车运行中时有故障发生,严重影响铁路的正常运输,造成了较大的经济损失。如车辆在运行中车钩自动分离、由于钩体裂纹和钩尾框后弯角裂纹引起的断裂造成的分离和钩舌折断造成的分离等。这不仅使铁路运输成本迅速增加,而且直接影响列车的安全。这也严重影响了我国铁路运输秩序,在一定的程度上制约了铁道车辆的进一步提速,影响铁路运力的进一步提高。本论文在对13号车钩运用过程中产生的故障进行全面分析的基础上,用计算机仿真软件建立车钩的装配体模型并对其进行分析、评价和疲劳寿命预测,提出相应的预防和改进措施。基于装配体的13号车钩有限元分析对于车钩各零件的相互作用通过定义接触来传递,可以更好地模拟其在实际运用过程中的受力状态,找出车钩应力较大部位。这对于提高车辆连接的稳定性,防止分离,保证铁路运输秩序、节约成本、提高铁路运力具有重要的现实意义,为今后车钩的设计、改造、检修维护等提供一定的理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 绪论
• 1. 课题的意义
• 2. 课题研究的理论方法
• 3. 我国货车车钩的发展
• 4. 课题的主要研究内容
• 5. 软件的选择与简介
• 第一章 有限元理论基础与I-DEAS 接触分析理论
• 1.1 有限元理论基础
• 1.1.1 概述
• 1.1.2 有限单元法的基本概念及原理
• 1.2 I-DEAS 接触分析理论
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 I-DEAS 接触算法
• 本章小结
• 第二章 13 号上作用式车钩的组成与作用原理
• 2.1 车钩缓冲装置的组成及功能
• 2.2 车钩的组成
• 2.3 13 号车钩的三态作用
• 本章小结
• 第三章 13 号上作用式车钩存在的问题及预防或改进措施
• 3.1 引起车钩自动分离的主要原因及改进措施
• 3.1.1 防跳装置失效原因分析
• 3.1.2 改善防跳性能的途径及方法
• 3.1.3 改进防跳装置（三连件）的强度计算
• 3.1.4 改进防跳装置（三连件）的主要特点
• 3.2 引起车钩自动分离的其它原因及预防措施
• 3.2.1 车钩闭锁作用不良
• 3.2.2 钩提杆的横、纵向位移
• 3.2.3 钩提杆的转动惯量
• 3.2.4 钩提链松余量
• 3.2.5 纵向冲击力的作用
• 3.2.6 钩头的下垂或上翘
• 3.3 钩尾销螺栓折断的原因分析及解决措施
• 3.3.1 钩尾销螺栓折断原因分析
• 3.3.2 钩尾销螺栓折断的解决措施
• 本章小结
• 第四章 基于装配体的13 号车钩的有限元分析
• 4.1 装配分析法
• 4.2 车钩装配体的有限元分析
• 4.2.1 拉伸工况下的车钩装配体有限元分析
• 4.2.2 压缩工况下的车钩装配体有限元分析
• 4.3 车钩故障的预防措施
• 本章小结
• 第五章 钩尾框的改进方案及钩尾框的疲劳寿命预测
• 5.1 钩尾框的改进方案
• 5.1.1 钩尾框改进方案一
• 5.1.2 钩尾框改进方案二
• 5.2 原钩尾框的疲劳寿命预测
• 5.2.1 线性疲劳累积损伤理论
• 5.2.2 钩尾框疲劳分析载荷谱
• 5.2.3 钩尾框疲劳寿命的计算方法
• 5.2.4 钩尾框的疲劳寿命计算
• 5.3 钩尾框改进方案一的疲劳寿命计算
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢