列車防脫軌擺動式車架設計

尚玉坤 / 山東協和學院

列車防脫軌擺動式車架設計

尚玉坤 / 山東協和學院

本文研究的列車防脫軌擺動式車架設計?，F代高速列車的發展的進程推動了各項發展，隨著列車的快速發展，列車在高速行駛過程中，車內的物件和乘客都會受到離心運動的影響。這是因為車內的物件以本來慣性向轉彎路徑切線方向前進，與轉彎中車輛的前進方向不一致，于是需要額外的向心力使其沿軌道行進。通過設計優化高速列車擺動式機架方案，選擇合理選材，合理設計搖擺試機架的整體結構及各項指標。

擺動式；防脫軌；車架

前言

現在高速列車的發展迅速，要求時速要快之外，還需要安全性高，生命重于泰山，為了克服高速列車在轉彎時減速以克服各力做功，防止列車轉彎時速度過快而導致側翻，造成事故，設計擺動式車架，在受自身重力和離心力的作用下，實現側傾一定的角度，減小車輪對軌道的壓力，改變僅僅依靠摩擦力和減速方法實現高速列車通過轉彎而防止不會側翻。

運用搖擺式車架，擺式列車能夠透過訊號系統知道前面路軌的弧度，準確改變每一車輛的傾側，使乘客感覺不到暈車和側傾。而且還提高列車的行車速度，減少行車區間的時間，加數各地之間的聯系，和產品的流通，貿易往來，提高人們工作效率。

1.設計方案制定

1.1 工作原理

電機工作時，通過液壓傳動，和檢測儀器配合，根據轉彎半徑和速度，驅動雙搖桿機構，和彈簧，自動調節每節車廂的傾斜角度。從而達到高速，安全，舒適轉彎。運用搖擺式車架，擺式列車能夠透過訊號系統知道前面路軌的弧度，準確改變每一車輛的傾側，使乘客感覺不到暈車和側傾。而且還提高列車的行車速度，減少行車區間的時間，加數各地之間的聯系，和產品的流通，貿易往來，提高人們工作效率。

1.2 設計要求

優化傳動布置，合理分配個構件。

設備最重要的是安全，高速，舒適，選擇材料制作。

主要針對原有老式列車存在的速度低，容易側翻問題，通過實地調研、資料檢索，進行實驗研究，分析問題根源。

1.3 虛擬樣機建模

以三維造型軟件UG6.0為平臺，建立車架零部件的三維實體模型，并通過虛擬裝配，構建擺動式車架整機三維實體模型，完成虛擬樣機建模。

1.4 虛擬樣機仿真分析研究

由于老式列車的車身沒有靈活性，速度低，轉彎容易側翻等問題，主要是由于車體的不合理，構件間受力不均勻造成。

整個過程的理解分析。都有液壓缸的受載荷分析；液壓動力：等比杠桿，彈簧等的各項分析。

2.擺動式支架強度分析

車架的有限元分析如圖1所示。在車架進行運動仿真的時候，進行個受力分析的到受力圖。

圖1 車架有限元分析模型

應用約束和負載的原理是將負載應用于框架的活動負載，并對被動力施加約束。負載的具體數值根據200km/h電動汽車動力轉向架的設計要求確定。各種作用力的方向根據實際情況給定。

車架的靜強度分析主要是對驅動過程的極限載荷進行模擬，并對車架是否有足夠的強度進行了探討。200km/h電動車組動力轉向架在靜強度下分析幾種情況：

豎向靜載條件：車身垂直靜載；電機豎向靜載；齒輪箱豎向靜載。

弧線經過情況：車輛的車身、電機、齒輪箱的豎向靜載及動載；齒輪箱持續反扭矩；縱向連續牽引；齒輪箱的連續抗扭。

主支架的各方面靜強度和疲勞強度的計算分析如下，而且應力許用應力和疲勞極限圖判別靜強度和疲勞強度根據得到的結論如下：

200km/hg高列車速組動力轉向架構架滿足靜強度要求。

200km/h電動車組動力轉向架構架滿足疲勞強度要求。

相比之下，最弱的部分動力轉向架的200km/h電動車組出現在彈簧套的下蓋板的內邊緣。

3.轉向架載荷分析

高速動車組轉向架構架側梁和橫梁為主構成, 側梁是位于輪對和車體之間的載荷傳遞結構；由齒輪箱吊座，電機吊座，定位臂座，制動吊座等，橫梁由上下兩部分組成。本文依據構架的運動特征,框架豎向荷載和橫向荷載系統分解為四大基本荷載：荷載線的起伏和側的滾動荷載和扭轉荷載和荷載橫向荷載，如圖2所示。前3個荷載與橋箱彈簧的豎向荷載有關，后者與定位和旋轉臂的側向荷載有關。

圖2 車架受載荷示意圖

高速動車組對車架的載荷比較復雜，具體體現在：一是車架的載荷包含多個基本的載荷系列，在實際使用條件下對系統的負載情況都有一定的相關性，是不同步的,當各自編制的加載譜（即，實驗載荷譜）不能再現負載特性的關系，并從結構可靠性試驗評價和設計的角度來看，載荷譜有一個靜態的屬性,因此，車架的載荷譜應轉換為靜載荷。

4.結論

通過設計優化高速列車擺動式機架方案，選擇合理選材，合理設計搖擺試機架的整體結構及各項指標。運用三維造型軟件UG6.0輔助畫圖，建立擺動式機架的三維模型。完成虛擬樣機建模。通過UG與動力學仿真軟件ADAMS之間的數據交互，對新擺動式機架虛擬樣機進行參數化處理。

[1]濮良貴,陳國定,吳立言.機械設計.第九版[M].北京：高等教育出版社，2001.6.

[2]吳宗澤,羅圣國.機械設計課程設計手冊[M].第二版.北京：高等教育出版社，1999.6.

[3]陳英.Pro/E Wildfire 2.0.中文版[M].北京：電子工業出版社，2006.3.

[4]鄭凱,胡仁喜.ADAMS 2005 機械設計高級應用實例[M].北京：機械工業出版社，2006.2.

[5]鄭健榮.ADAMS虛擬樣機技術入門與提高[M].北京：機械工業出版社，2002.1.

[6]王守城,容一鳴.液壓與氣壓的傳動.北京大學出版社,2008.4.

[7]劉會英,楊志強,張明勤.機械原理,第二版.機械工業出版社,2007.5.

[8]王旭,王積森.機械設計課程設計,第二版.機械工業出版社,2007.8.

[9]王少巖,羅玉福.機械設計基礎,第五版.大連理工大學出版社,2002.1.

[10]余桂英,郭紀林.AutoCAD2008基礎教程.大連理工大學出版社,2008.

尚玉坤（1986-），男 ，漢族，山東濟寧人，本科，2012年畢業于山東大學獲得學士學位，現任教于山東協和學院機電工程學院，從事教學工作。