提速客车转向架安全吊座疲劳失效机理与改进方法

作者：连青林; 刘志明; 王文静车辆工程提速客车转向架安全吊座模态分析振动疲劳动应力

摘要：分析了提速客车转向架安全吊座孔附近产生的疲劳裂纹特征,提出共振现象造成的结构振动疲劳是该部位产生裂纹最主要原因的假设;通过有限元仿真得到安全吊杆的前1-10阶模态振型,分析了各阶模态频率;进行线路实测加速度与动应力试验,得到等效应力、加速度及其主频,并与有限元仿真结果进行对比分析;在掌握了安全吊座失效机理的基础上,通过结构改进与调整连接方式优化安全吊杆结构及其固定方式;对新结构进行线路实测试验,并对其安全性与经济性进行评估。研究结果表明：受普通客车运行线路条件影响,安全吊杆振动频率（加速度主频为91.78 Hz,动应力主频为91.00Hz）与有限元计算的第4阶模态频率（95.79Hz）相近而产生共振;安全吊杆的纵向加速度功率谱密度远大于其横向值与垂向值,这与列车的运行方向相吻合,因此,振动疲劳使得安全吊座孔边产生裂纹;在螺栓孔两侧增加5mm厚垫片,并且将安全吊杆由钢板折弯结构更改为钢丝绳柔性结构能够最大程度降低螺栓孔处等效应力幅值,减少疲劳损伤累积;改进后的安全吊杆满足1 200万公里的使用要求,取得较好的经济效果。

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