本科生毕业论文-开题报告 中文题目转向架用钢Q345E焊接性能试验 英文题目welding performance test of Q345E steel used in bogie
学生姓名 王嘉 班级 430711 学号 83070928 学 院 材料科学与工程学院 专 业 材料成型及控制工程 指导教师 白志范 职称 教授 吉林大学材料科学与工程学院本科生毕业论文开题报告
1 一 选题背景 转向架是能相对于列车车体回转的一种走行装置，通常包括摇枕、侧架或构架、轮对轴承装置、弹簧减振装置、转向架基础制动装置等。其中构架是转向架的重要部件之一，它担负着支撑车体、实施运行、转动等功能。因此在性能上要求它既要有足够的强度和刚度,又要有适当的弹性、良好的抗冲击性能及耐疲劳性能以满足客车的使用安全和运行品质。 随着我国铁路提速战略的逐步实施，机车车辆运行速度不断提高，提速车将承受更大的动载荷，转向架焊接构架承受的动负荷显著增强。因此，进一步提高转向架焊接构架的强度和疲劳性能对提速车的安全运行有着十分重要的应用价值和现实意义。为了保证转向架焊接构架的安全可靠性，选择合适的转向架构架材质，并对转向架焊接构架焊接接头的常规力学性能和疲劳性能进行研究，具有重要的现实意义。
二 转向架的作用 转向架是轨道车辆结构中最为重要的部件之一，其主要作用如下： 1）车辆上采用转向架是为增加车辆的载重、长度与容积、提高高速列车的运行速度，以满足铁路运输发展的需要； 2）保证在正常运行条件下，车体都能可靠地坐落在转向架上，通过轴承装置使车轮沿钢轨的滚动转化为车体沿线路运行的平动； 3）支撑车体，承受并传递从车体至车轮之间或从轮轨至车体之间的各种载荷及作用力，并使轴重均匀分配。 4）保证车辆安全运行，能灵活地沿直线线路运行及顺利地通过曲线。 5）转向架的结构要便于弹簧减振装置的安装，使之具有良好的减振特性，以缓和车辆和线路之间的相互作用，减小振动和冲击，减小动应力，吉林大学材料科学与工程学院本科生毕业论文开题报告 2 提高车辆运行平稳性和安全性。 6）充分利用轮轨之间的粘着，传递牵引力和制动力，放大制动缸所产生的制动力，使车辆具有良好的制动效果，以保证在规定的距离之内停车。 7）转向架是车辆的一个独立部件，在转向架于车体之间尽可能减少联接件，有利于高速列车的轻量化。
三 转向架国内外发展状况 1 日本转向架的发展现状 日本对高速客车转向架的研究始于二战后。自从1964年日本新干线被投入使用，共研制出了十多种系列的高速列车和将近四十多种转向架。日本与欧洲国家不同，一直在研究发展分散式的高速列车。日本在高速列车转向架的发展可分为3个阶段：第一阶段开发的事DT200高速转向架，最高运行速度可达到220km/h。此转向架采用采用双侧板簧式和双圆簧定位，空气弹簧、横向液压减震器、垂向液压减震器、抗侧滚扭杆及摇枕等组成中央悬挂。第二阶段开发出了300系DT203新干线高速转向架，最高速度可达到270km/h。此转向架一系采用铝合金轴箱和空心车轴，这样就可以给双圆簧加橡胶导柱定位和减轻簧下质量。近年来，开发出了第三代高速转向架。300km/h~350km/h为其目标运营速度；还研制出了独立旋转车轮转向架和带主动悬挂的转向架。西日本铁路客运公司开发的山阳新干线500系“希望”号高速列车采用WTD系列转向架，最高运营速度达到300km/h。此转向架与300系DT203高速转向架相比，一系悬挂分别是转臂式定位。双圆簧加橡胶定位以及双圆簧单拉板定位。与此同时，日本铁路东海客运公司开发了300X高速车，采用DT205转向架，结构和300系相似。最高运营速度可达到350km/h。随后，又开发了700系高速车。700吉林大学材料科学与工程学院本科生毕业论文开题报告 3 系转向架是以500系为基础的，并且加装了变阻尼孔的非线性空气弹簧。 纵观日本在高速转向架方面的研究，其开发出的转向架品种数量和采用新技术的种类是其他任何国家无法比拟的，并保持着自己的固有特色。在转向架构架方面，无论是其结构还是制造工艺与欧洲都有所不同。日本是最早采用空气弹簧的国家，并首创利用调节空气弹簧中的阻尼孔的大小来替代二系垂向液压减振器，同时也是最早采用无摇枕转向架的国家之一。高速转向架的轻量化一直是开发新型转向架所追求的目标，日本的高速转向架及车体在减重方面自始至终处于世界领先地位。 2 德国转向架的发展现状 ICE是德国1982年底由联邦铁路负责领导设计制造的城间高速列车，代表了德国轮轨技术发展的最新阶段。ICE动力转向架达到较高技术水平，其发展不是一蹴而就的，而是建立在多年来德国客运机车转向架不断发展的基础上，通过不断完善而研制成功的，经历了漫长的研究、试验与运用考验过程。 ICE动力转向架的发展可以追溯到德国E110机车、E111机车、BR120机车和DE2500UmAn内燃机车转向架以及ICE/V试验转向架，最后以ICE/V转向架定型为ICE动力转向架，前后历经20多年的发展过程。 为了发展高速客运，1979年8月德国联邦技术部批准研制驱动质量可控转换的UmAn转向架，并用这种转向架改装了一台DE2500内燃机车进行高速试验。DE2500UmAn转向架继承了BR120转向架的交流传动、BBC轮对空心轴驱动、空心车轴技术和磨耗形踏面与二系采用高挠圆簧加抗蛇行减振器匹配技术。驱动装置与制动装置合为一体构成驱动制动单元，半体悬悬挂；牵引装置采用推挽单牵引杆；轴箱采用单轴箱拉杆定位。 德国在DE2500UmAn机车上进行了大量的试验研究，对驱动质量联接方式、轴箱定位方式和回转阻尼的多种方案进行比较试验，加深了对高速吉林大学材料科学与工程学院本科生毕业论文开题报告 4 动力转向架的认识。 1982年9月，德国确定制造试验型城间高速列车ICE/V，目标速度为300km/h。ICE/V动力转向架基本上沿用了DE2500机车的UmAn转向架结构。原UmAn转向架驱动制动单元的主动控制横向质量转换装置，改为被动联接的液压减振器；转向架上，除了每轴3个制动盘外，增添了线性涡流制动。ICE/V于1985年7月投入运行，同年达到317km/h的最高记录。1988年5月创造了406.9km/h的世界纪录。转向架运行良好，没有发现有失稳的势头。 1985年12月，德国联邦铁路决定以ICE/V为基础，批量生产ICE动力转向架，并对ICE/V转向架加以改造，取消了线性涡流制动；每轴采用2个制动盘；轮径由1000mm增至1040mm；拉压牵引杆采用可分式拉压牵引杆；一、二系弹簧悬挂装置端部采用橡胶垫。 ICE列车自1991年6月正式运营以来，现有60多列列车在德国高速线上运营。1992年，由DB组织研制新一代采用空气弹簧的 ICE 高速客车转向架，1995 年，DB和东日本铁道株式会社达成协议，由德国 TALBOT 公司和日本住友(SUMITOMO)公司在 B—5003 型转向架的基础上联合研制新一代高速转向架，定型为 JR21。该转向架采用内支承模式，其整体重量仅为 4300 kg，是目前世界上最轻的高速客车转向架，其最高试验速度为 450 km/h。 3 法国转向架的发展 法国高速列车TGV从1981年投入使用来，已经开发出了四代高速动车组，转向架的发展主要精力了3个阶段，AGV转向架虽然作为第四代转向架，继承了TGV的优点。 第一代高速列车TGV-PSE的动力转向架Y230是在法国燃气轮动车组转向架Y226型的基础上发展而来的，用于第一代的高速列车是Y231型转吉林大学材料科学与工程学院本科生毕业论文开题报告 5 向架，它是从燃气轮动车组拖车铰接式转向架Y229型发展而来的。Y231型铰接式转向架一系悬挂装置由一组螺旋圆弹簧和两组钢——橡胶夹层弹簧组成。二系悬挂装置采用两组高挠度圆簧。为了提高临界速度，增加横向运动的稳定性，在设计时采用了较高的定位刚度，减轻了转向架的自重，增加了转向架的固定轴距，减小了车轮踏面的锥度，应用了两个抗蛇形减振器、一个横向减振器和一组横向弹性止挡。 法国第二代高速列车，大西洋线高速动车组TGV-A型及其派生的路网高速动车组TGV-R、欧洲之星高速动车组TGV-TMST、塔利斯高速动车组TGV-PBKA、西班牙高速动车组AVE和韩国高速动车组TGV-K型的拖车从动转向架均采用Y237型铰接式转向架。这种转向架与Y231型转向架相比有了很大的改进，其主要原因是第一代高速列车TGV-PSE在运行中发现车体振动较大，影响了旅客的舒适性。Y237采用空气弹簧，在Y231的基础上增大了一系悬挂的柔度 法国第三代高速列车TGV-2N是双层列车，其拖车从动转向架仍然采用Y237型铰接式转向架，但根据双层客车的特点作了局部修改，命名为Y237-A型。在Y237的基础上了有一些改进。 4 我国转向架的发展
我国铁路客车从20世纪50 年代的21型客车发展到现在的25型客
车 ,不论是车体钢结构、车内装饰、车内设备 ,还是转向架方面均取得了长足的技术进步 ,科技含量越来越高。客车最高运行速度从50年代的100 km/ h 逐步提高到 120 km/ h、160 km/ h直至200km/ h ,客车最高试验速度从70 年代末的160 km/ h 逐步提高到 187 km/ h、21216 km/ h、 23917 km/ h、32115km/ h。客车运行速度之所以能不断提高,试验速度不断被刷新 ,关键在于技术先进、参数匹配、性能优良、运用安全可靠的客车转向架。在这50多年中,先后研发的转向架与相应客车相继投入运用: