变轨距转向架车轴耐久性试验方法技术

本发明专利技术涉及轨道交通领域，提供变轨距转向架车轴耐久性试验方法。该变轨距转向架车轴耐久性试验方法包括利用动力学仿真软件，建立变轨距转向架和车体的耦合模型；分别提取所述耦合模型中左右空气弹簧位置处的车体相对于变轨距转向架的垂向载荷以及左右空气弹簧位置处的车体相对于变轨距转向架的横向载荷，作为作动器的输出；组装试验工装，开启试验台进行正式试验，并在试验过程中控制作动器调节左右空气弹簧位置处的车体相对于变轨距转向架的垂向载荷以及左右空气弹簧位置处的车体相对于变轨距转向架的横向载荷，计算车轴疲劳损伤。本发明专利技术能够保证载荷准确性的同时缩短了试验时间，能够准确验证变轨距转向架车轴在服役过程中的耐久性性能。

Test method for durability of Bogie Axle with variable gauge

【技术实现步骤摘要】
变轨距转向架车轴耐久性试验方法
本专利技术涉及轨道交通
，尤其涉及变轨距转向架车轴耐久性试验方法。
技术介绍
目前，世界各国铁路轨距不统一。我国与欧洲各国均为准轨，东南亚各国均是窄轨，而印度、孟加拉及巴基斯坦采用宽轨，使得跨国联运成为一大难题。而随着中国与周边国家的贸易交流日益频繁，跨国联运的速度需求也越来越高，相对于公路、水路及航空运输，铁路运输兼顾了运输量与运输时间。为降低列车在不同轨距国家之间的过境时间与卸货成本，变轨距转向架成为解决上述问题的首选方法。变轨距转向架在正常运行载荷条件下，需以不同轨距、不同速度反复通过S型曲线和直线，对车轴提出了更高的要求。而且由于变轨距转向架没有实际测试数据，如何验证变轨距转向架车轴在服役过程中的耐久性性能，成为目前的一大难题。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术实施例提出一种变轨距转向架车轴耐久性试验方法，保证载荷准确性的同时缩短了试验时间，能够准确验证变轨距转向架车轴在服役过程中的耐久性性能。根据本专利技术实施例的一种变轨距转向架车轴耐久性试验方法，其包括步骤：利用动力学仿真软件，建立变轨距转向架和车体的耦合模型；分别提取所述耦合模型中左右空气弹簧位置处的车体相对于变轨距转向架的垂向载荷以及左右空气弹簧位置处的车体相对于变轨距转向架的横向载荷，作为作动器的输出；组装试验工装并安装在试验台上；开启试验台进行正式试验，并在试验过程中控制作动器调节左右空气弹簧位置处的车体相对于变轨距转向架的垂向载荷以及左右空气弹簧位置处的车体相对于变轨距转向架的横向载荷；根据作动器作用在左右空气弹簧位置处的车体相对于变轨距转向架的垂向载荷，以及左右空气弹簧位置处的车体相对于变轨距转向架的横向载荷，计算车轴疲劳损伤。根据本专利技术的一个实施例，所述利用动力学仿真软件，建立变轨距转向架和车体的耦合模型的步骤，具体包括：结合实际运营过程中的载重、运行速度及运行的线路对各运行工况下车轴所受到的载荷进行模拟。根据本专利技术的一个实施例，所述计算车轴疲劳损伤的步骤，具体包括：对车轴疲劳损伤贡献小的载荷，通过等损伤的方式提高小载荷幅值，对车轴疲劳损伤贡献大的载荷，保留大载荷幅值的同时保证垂向载荷和横向载荷的相位关系。根据本专利技术的一个实施例，所述试验包括预备试验和正式试验，所述预备试验时车轮转速逐渐变大，加载载荷逐渐加大，并观察轴承的热反应，并且试验工装变换轨距后以及轴箱组件拆解复原后需重新进行预备试验。根据本专利技术的一个实施例，所述正式试验包括多个循环周期，每个循环周期由两个基本行程组成，一个旋转方向为一个基本行程，每个基本行程的运行速度分别为名义转速的25％、50％、75％和100％，每个基本行程分为起速、恒速、减速、停止阶段，在每个基本行程的恒速段施加交变的轴向载荷，所述轴向载荷的幅值根据运行速度进行等比例缩放。根据本专利技术的一个实施例，在名义转速时，所述轴向载荷取运行工况下横向载荷的最大值，每个基本行程的持续时间由温度的变化决定，当温度稳定，该基本行程结束。根据本专利技术的一个实施例，所述利用动力学仿真软件，建立变轨距转向架和车体的耦合模型的步骤，具体包括：假设构架和车体均为刚体，只考虑单节车模型，不考虑相邻车辆间的作用；将左右车轮作为单独的体，进行单独建模；对轮轴间隙建模；在耦合模型上空气弹簧位置以及转向架位置添加测量点；对建模后的轮对所受横向力进行分析，并根据Carter公式计算。根据本专利技术的一个实施例，所述对轮轴间隙建模，具体包括：对轮轴横向间隙建模，对轮轴周向间隙建模以及对轮轴径向间隙建模。根据本专利技术的一个实施例，所述对轮轴横向间隙建模包括：采用非线性弹簧-阻尼力元模拟轮轴横向间隙，把刚度和阻尼参数设置无穷大来模拟止挡的特性；所述对轮轴周向间隙建模包括：采用非线性弹簧-阻尼力元模拟轮轴周向间隙，把刚度和阻尼参数设置无穷大来模拟止挡的特性；所述对轮轴径向间隙建模包括：采用Herziancontact力模拟轮轴径向间隙，通过设置约束使车轴和滑动套间仅发生线面接触。根据本专利技术的一个实施例，所述计算车轴疲劳损伤，具体包括：设定线路工况级数为K，总长为La，则运行L公里需要载荷块数为L/La，第Ki级线路工况的车轴疲劳损伤：v为速度，t为时间；车轴总疲劳损伤：本专利技术与现有技术相比，至少具有如下优点：本专利技术实施例的变轨距转向架车轴耐久性试验方法，利用动力学仿真得到变轨距转向架车轴所受载荷，即利用动力学仿真软件，建立变轨距转向架和车体的耦合模型，试验工装按构架实际受力设计安装，试验过程中通过控制作动器调节转向架左右空气弹簧载荷以及车体相对于转向架的横向位移，保证施加载荷的准确性，且缩短了试验时间，为科研人员节省了大量研发、试验时间，根据提取的作动器的作用载荷能够方便地计算出车轴的疲劳损伤，为车轴在实际服役过程中的使用寿命提供很好的参考意义。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例一种变轨距转向架车轴耐久性试验方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例轮轴建模横向力分析示意图；图3是本专利技术实施例柔性车轴的建模流程示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不能用来限制本专利技术的范围。在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术实施例中的具体含义。在本专利技术实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变轨距转向架车轴耐久性试验方法，其特征在于，包括步骤：/n利用动力学仿真软件，建立变轨距转向架和车体的耦合模型；/n分别提取所述耦合模型中左右空气弹簧位置处的车体相对于变轨距转向架的垂向载荷，以及左右空气弹簧位置处的车体相对于变轨距转向架的横向载荷，作为作动器的输出；/n组装试验工装并安装在试验台上；/n开启试验台进行试验，并在试验过程中控制作动器调节左右空气弹簧位置处的车体相对于变轨距转向架的垂向载荷，以及左右空气弹簧位置处的车体相对于变轨距转向架的横向载荷；/n根据作动器作用在左右空气弹簧位置处的车体相对于变轨距转向架的垂向载荷，以及左右空气弹簧位置处的车体相对于变轨距转向架的横向载荷，计算车轴疲劳损伤。/n

【技术特征摘要】
1.一种变轨距转向架车轴耐久性试验方法，其特征在于，包括步骤：
利用动力学仿真软件，建立变轨距转向架和车体的耦合模型；
分别提取所述耦合模型中左右空气弹簧位置处的车体相对于变轨距转向架的垂向载荷，以及左右空气弹簧位置处的车体相对于变轨距转向架的横向载荷，作为作动器的输出；
组装试验工装并安装在试验台上；
开启试验台进行试验，并在试验过程中控制作动器调节左右空气弹簧位置处的车体相对于变轨距转向架的垂向载荷，以及左右空气弹簧位置处的车体相对于变轨距转向架的横向载荷；
根据作动器作用在左右空气弹簧位置处的车体相对于变轨距转向架的垂向载荷，以及左右空气弹簧位置处的车体相对于变轨距转向架的横向载荷，计算车轴疲劳损伤。


2.根据权利要求1所述的变轨距转向架车轴耐久性试验方法，其特征在于，所述利用动力学仿真软件，建立变轨距转向架和车体的耦合模型的步骤，具体包括：结合实际运营过程中的载重、运行速度及运行的线路对各运行工况下车轴所受到的载荷进行模拟。


3.根据权利要求1所述的变轨距转向架车轴耐久性试验方法，其特征在于，所述计算车轴疲劳损伤的步骤，具体包括：对车轴疲劳损伤贡献小的载荷，通过等损伤的方式提高小载荷幅值，对车轴疲劳损伤贡献大的载荷，保留大载荷幅值的同时保证垂向载荷和横向载荷的相位关系。


4.根据权利要求1所述的变轨距转向架车轴耐久性试验方法，其特征在于，所述试验包括预备试验和正式试验，所述预备试验时车轮转速逐渐变大，加载载荷逐渐加大，并观察轴承的热反应，并且试验工装变换轨距后以及轴箱组件拆解复原后需重新进行预备试验。


5.根据权利要求4所述的变轨距转向架车轴耐久性试验方法，其特征在于，所述正式试验包括多个循环周期，每个循环周期由两个基本行程组成，一个旋转方向为一个基本行程，每个基本行程的运行速度分别为名义转速的25％、50％、75％和100％，每个基...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑静，周平宇，张振先，乔青峰，王大强，
申请(专利权)人：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37