参数指标
２ １ ｔ ４ ． ６ｔ １ ０ ０ ｋ ｍ ／ ｈ １ ４ ３ ５ ｍ ｍ ｌ ５ ２ ０ ｍ ｉ ｌ ｌ
基础制动装置 、 常接触式弹性旁承等组成。本文采用 有限元分析软件 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ １ ２ ． １ 对该转向架构架 的结构
疲劳强度进行分析。计算载荷 和载荷工况依据欧洲 铁路联 盟 Ｕ Ｉ Ｃ ５ １ ０ — ３标 准 以及 Ｅ Ｒ Ｒ Ｉ Ｂ １ ２ Ｃ ｏ ｍｍ ｉ ｔ ｔ ｅ ｅ
图３ 计算模 型边 界条件简 图
图２ 转向 架有限元模型
表 ２ 构架材料属性
４ 疲 劳 强 度评 定
根据 Ｕ Ｉ Ｃ ５ １ ０ 规程的要求 ， 在疲劳载荷工况作用 下， 结构母材 ， 或接头上各点应力均不得大于相应材 料 的屈服极限 ／ 或接头的许用应力。 构架结构材料为 Ｑ ３ ４ ５ ｑ Ｅ ， 表 ４为其机械性能和 许用应力 ，图 ４ 为Ｑ ３ ４ ５ ｑ Ｅ钢材料及其焊接接头的 Ｇ ｏ ｏ ｄ ｍ ａ ｎ疲 劳极 限线 图 。
《 装备制造技术） ２ ０ １ ３ 年第 ３ 期
某构 架式转 向架 的疲劳强度分 析与评估
王晓斌
（ 长江大学机械工程学院， 湖北 荆州 ４ ３ ４ ０ ２ ３ ）
摘 要： 为避免 设计缺 陷， 提 高产 品可靠性 ， 对 某构 架式转向架进行 了疲 劳强度 分析与评估 ， 栽荷 条件 和疲 劳强度评估 方法依据 ＵＩ Ｃ ５ １ ０ — ３ 标 准 中有 关 内容确 定。采用大型有 限元分析软件 Ａ ＮＳ ＹＳ １ ２ ． １ 建立构 架的有 限元 模型 ， 并按标准
某铁路公司采购 ｌ ３ 辆平车 ， 用于铁路轨道 日常 维护工作。 车辆采用 Ｈ型焊接货车转 向架 ， 该转向架 主要 由整体构架 、 轴箱弹簧悬挂装置 、 轮对和轴承 、
表 １ 转 向架主要性 能参数
主要 性能参 数
轴重 自 重（ 约） 最 高运行速度 轨距 旁 承间距
表４ 构 架 结构 许 用 应 力 表
抗拉 强度 Ｏ ＂ ｂ （ ＭＰ ａ ） 屈服 强度 ｔ ｒ ， （ Ｍ Ｐ ａ ） ５ ２ Ｏ ３ ４ ５
材 料 弹 性 模 量 （ Ｍ Ｐ ａ ）｝泊 松 比 Ｉ屈 服 强 度 （ Ｍ Ｐ ａ ） Ｑ ３ ４ ５ ｑ Ｅ ２ ． ０ ６ ｅ ５ １ ０ ． ３ ｌ ３ ４ ５ Ｂ １ ． ７ ２ ｅ ５ １ ０ ． ３ １ ２ ８ ０
要求施加 载荷 和约束。计算结果表明 ， 构架上各部位 的动应 力均 未超 出相应 Ｑ３ ４ ５ ｑ Ｅ钢母 材 ／ 或接 头 Ｇｏ ｏ ｄ ｍａ ｎ疲 劳极
限 图的界 定范围 ， 该构 架疲劳强度 满足设计要 求。
关键词 ： 构架式转向架 ； 疲劳强度 ； 有 限元 ； Ｇ ｏ ｏ ｄ ｍａ ｎ曲线 中图分类号 ： Ｕ ２ ６ ０ ． ３ ３ １ ； ０３ ４ ６ ． ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ４ ５ Ｘ （ ２ ０ １ ３） ０ ３ ． ０ ０ ４ １ — ０ ３
箱弹簧 的垂 、 横、 纵刚度相一致。该转向架 的有限元 模 型如 图 ２所 示 。 ２ ． ２ 材 料属 性
图１ 转 向架三维模型
在构架ห้องสมุดไป่ตู้构 中， 构架采用 Ｑ ３ ４ ５ ｑ Ｅ的板材 ， 导框
１ ． ２ 主 要 性能 参数 该 转 向件 的性 能参数 ， 如表 １ 所示 。
ｒ ｅ ｐ ｏ ｒ ｔ Ｒ Ｐ ｌ ７的相 关规 定 。
２ 计 算模型及材料属性
２ ． １计算模型 根据该构架的结构特点及载荷 情况 ，取整体结
１ 结构及主要性 能参数介绍
１ ． １ 主 要 结构
构建立有限元力学模型 。力学模型的基线取在各梁 该转向架主要 由整体构架 、 轴箱弹簧悬挂装置、 轮 件 上下 盖板 、 腹 板 的 中心 面上 ， 有 限元 网格 划 分 采 用 影射方式生成 。下心盘 、 导框座 、 斜楔座及 弹簧座等 对和轴承、 基础制动装置、 常接触式弹性旁承等组成。 整体构架 由两个侧梁 、 一个横梁、 导框座（ １ ） 、 导 铸件采用 四面体实体单元 ； 侧梁和横梁 的上下盖板 、 筋板及隔板均选用线性四边形板单元 。 本次计 框座 （ ２ ） 、 斜楔座等组焊而成 。侧梁 由厚 １ ４ ｍ ｍ上盖 腹板 、
级钢 ， 如图 ｌ 所示 。
算共划分 ４ ９ ５ ７ ６ 个节点 ， １ １ ６ ２ ４ ０ 个单元 ，其 中板壳 单元 （ Ｓ Ｈ Ｅ Ｌ Ｌ １ ８ １ ） ２ １ ７ ３ ９个 ， 实体单元 （ Ｓ Ｏ Ｌ Ｉ Ｄ １ ８ ５ ） ９ ０ ７ ２ ８ 个。另外 ， 根据构架实际受力状况 ， 在构架的 导 框座 和 斜楔 座 处分 别 离 散成 纵 向 、横 向及 垂 向 弹 簧单元 Ｃ Ｏ Ｍ Ｂ Ｉ Ｎ １ ４ ，以便较好地模拟实际支撑情况 。 弹簧单元总计 ２ ３ ３ ４ 个， 其垂、 横、 纵刚度值分别与轴
板 ，厚 １ ６ ｍ ｍ下盖板 ，及厚 １ ４ ｍ ｍ单腹板等组焊而 成， 其材质均为 Ｑ ３ ４ ５ ｑ Ｅ 。 横梁由厚 １ ４ ｍ ｍ上盖板 ， 厚 １ ６ ｍ ｍ 下 盖板 及 厚 １ ２ ｍ ｍ 双腹 板 等 组成 ，其 中板 材 的材 质 为 Ｑ ３ ４ ５ ｑ Ｅ 。 导 框座 、 斜 楔座 等铸 件 的材质 为 Ｂ
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ ２ — ０ ９
座、 斜楔座及弹簧座等采用 Ｂ级铸钢材料 。 材料参数
如表 ２所 示 。
作者简 介 ： 王晓斌 （ １ ９ ７ ８ 一） ， 男， 湖北荆州人 ， 工程师 ， 在读工程硕士 ， 研究方 向为机械设计及理论。
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Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｎｏ ． ３， ２ ０ １ ３