动车转向架构架强度分析

关于地铁转向架组装质量提升分析摘要：本文全面探讨了地铁转向架的组成、组装工艺及质量提升措施。

首先，详细阐述了转向架的主要部件，包括架构、轮对轴箱、悬挂系统、牵引系统和基础制动装置。

接着，论文深入分析了转向架的组装工艺，涉及齿轮箱、轴箱体、轮对、联轴节的装配及总装过程。

最后，文中针对提升组装质量提出了具体措施，如精确设计规划、先进制造技术、持续质量控制、员工培训和供应链管理的优化。

通过这些分析，旨在为地铁转向架的设计、制造和质量管理提供全面的参考。

关键词：地铁转向架；组装工艺；组装质量1 地铁转向架的主要组成部分地铁转向架是地铁列车关键的机械部件，其设计和组装质量直接影响列车的运行安全性、稳定性和舒适度。

转向架的主要组成部分包括转向架构架、轮对轴箱设备、悬挂系统、牵引系统和基础制动装置。

（1）转向架构架转向架构架是转向架的基础框架，通常由钢或铝制成。

它不仅承载了车体的重量，还提供了其他关键部件的安装平台。

构架的设计决定了转向架的整体强度和刚度，对于吸收和分散来自轨道的冲击和振动至关重要。

此外，良好的构架设计有助于减少噪音和提高乘客舒适度。

（2）轮对轴箱设备轮对轴箱设备是转向架中用于安装车轮和轴的部分。

它包括轮对、轴箱和轴承等部件，是实现车辆移动的核心。

轮对轴箱设备的质量直接影响列车的行驶平稳性和噪音水平。

为了保证运行安全，轮对和轴箱必须具有足够的强度和耐磨性，同时轴承也需确保低摩擦和高可靠性。

（3）悬挂系统悬挂系统负责吸收轨道和车辆之间的振动，提供稳定的乘坐体验。

它通常包括初级悬挂和次级悬挂两部分。

初级悬挂连接轮对和转向架，而次级悬挂则连接转向架和车体。

这些悬挂装置通常由弹簧、减震器和空气弹簧等构成，它们共同工作，减少车辆在高速运行时的颠簸和摇晃。

（4）牵引系统牵引系统是转向架中用于提供动力的部分，通常包括牵引电机、变速箱和相关的电气设备。

这一系统负责产生牵引力，使地铁列车能够启动、加速、运行和减速。

浅谈动车组动车转向架的关键部件性能分析由于我国人口基数庞大, 经济也正处于上升发展期, 因此人们的生活水平与发达国家相比还有一定的差距。

而铁路客运的载客能力大、价格相对低廉,故而成为我国大陆地区最主要的旅客运输方式之一。

其中, 动车组转向架部件的性能在很大程度上决定了动车组运行的安稳性, 所以关于动车组转向架的性能分析尤为重要。

1 动车组及其转向架部件性能分析1 . 1 动车组的转向架部件发展分析20世纪50年代中期,我国针对火车的转向架开始进行设计。

其主要型号设计到了101、102以及103型等。

其大部分构架速度设计为1 00KM/H。

其主要运用于21型火车客车中。

但是,由于当时的技术条件落后,转向架也呈现出了结构复杂、运行能力较差和笨重的缺点。

2 0 世纪50年代末期,四方厂设计出了120KM/H 速度的202型号转向架。

这种转向架区别于之前的结构,采取铸钢H型的构架设计。

这种转向架同时也采用了闸瓦制动、两系螺旋弹簧悬挂、二系油压减震器以导柱式轴箱定位装置等。

随着我国高速列车理念的提出以及多次的火车提速,一大批高速客车转向架应运而生。

我国引入了动车组技术,开发除了C RH系列的动车组的非动力转向架和动力转向架等。

其中,CRH1A动车组采取了真空期弹簧转向架, 悬挂采用的是单组钢簧加单侧拉板定位,基础自动采用了直通式电空自动。

最为重要的是,CRH1型的中央悬挂采用了橡胶堆和空气弹簧。

随着时代的发展,CRH1、CRH2、CRH3等动车组的转向部架愈发先进, 为我国动车组的技术发展奠定了坚实的基础。

1 .2 C R H 2 动车组的简介及其转向架部件性能分析同样,CRH2动车组的高速转向架亦是四方股份公司进行研发和生产的。

总的来说,CRH2的高速转向架运用的是无摇枕式的转向架,呈现出H型的构架。

其中,二系采取了现阶段最具高度自动调节装置的空气弹簧悬挂系统。

而且, C RH 2的转向架部件中横梁承担了辅助风缸。

动车组转向架构架疲劳强度及寿命分析郑伟;商跃进;王红;黄堃【摘要】以CRH380BL动车组转向架构架为研究对象，根据UIC 615-4加载标准，使用Abaqus 有限元软件进行了静强度分析，利用Goodman曲线进行了疲劳强度校核。

并在此基础上考虑焊接缺陷对尺寸系数等的影响，采用 Fe-Safe疲劳分析软件对构架进行了寿命估算。

分析结果表明：构架的静强度和疲劳强度满足UIC 615-4标准要求，构架疲劳寿命符合设计规范。

%CRH380BL EMU bogie frame is taken as the research object.According to UIC615-4 loading standard,the static strength is analyzed by Abaqus finite element software and the fatigue strength is verified by Goodman curve.And on this basis,the fatigue analysis software Fe-safe is used to estimate the fatigue life of the bogie frame with consideration of influences of the welding defect on the size coefficient and so on.The analysis results show that the static strength and fa-tigue strength of the frame can meet the requirements of the standard UIC6 1 5-4 ,and the minimum of the fatigue life conforms to the design specifications.【期刊名称】《兰州交通大学学报》【年(卷),期】2016(035)006【总页数】5页(P67-71)【关键词】动车组;转向架构架;强度;疲劳寿命【作者】郑伟;商跃进;王红;黄堃【作者单位】兰州交通大学机电工程学院，甘肃兰州 730070;兰州交通大学机电工程学院，甘肃兰州 730070;兰州交通大学机电工程学院，甘肃兰州 730070;兰州交通大学机电工程学院，甘肃兰州 730070【正文语种】中文【中图分类】U269.34在车辆运行过程中，构架承受着极其复杂的交变载荷作用，其疲劳破坏严重影响着列车的行车安全［1－2］，因此转向架构架的强度研究显得十分必要，对保障列车运行的安全性与可靠性具有重要的现实意义.杜子学等［3］利用TB／T 1335—1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》对地铁转向架构架进行了强度和模态分析.王文静等［4］依据JIS E 4207《铁路车辆－转向架－转向架构架设计通则》对CRH2转向架构架进行了强度分析.罗超勇等［5］利用EN 13749《铁路应用－转向架构架结构要求的规定方法》对高速动车转向架构架进行了静强度分析和疲劳强度校核.上述研究中，TB／T 1335—1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》为国内强度标准，对于一些现有的高速轨道车辆并不适用.目前转向架构架静强度评价标准主要分为三大类：国际铁路联盟标准（UIC 515－4［6］、UIC 615－4［7］），欧洲标准（EN 13749［8］），日本工业标准（JIS E 4207［9］、JIS E 4208［10］）.其中，UIC 515－4、UIC 615－4将静强度试验分为3部分：超常载荷静强度试验，模拟运营主要载荷静强度试验，模拟运营局部载荷静强度试验；EN 13749将静强度试验分为2个部分：超常载荷静强度试验，正常运营载荷静强度试验；JIS E 4207、JIS E 4208只有相当于模拟运营载荷的静强度试验，未对超常载荷下构架的静强度做出规定.由于国际铁路联盟标准考虑的更全面更具体（其中UIC 515－4主要用于非动力装置，UIC 615－4主要用于动力装置），因此本文采用UIC 615－4《移动动力装置－转向架和走行装置－转向架构架结构强度试验》（以下简称UIC 615－4）标准，对动车组动力转向架构架进行了静强度分析及疲劳强度校核，并在此基础上，进一步对构架疲劳寿命进行了估算，从而为构架检修周期提供了一定的依据.1.1 静强度载荷及工况CRH380BL动力转向架构架轴数nb＝2，轴重p0＝17t，转向架质量mz＝9600kg，材料为S355J2G3WC，屈服极限355MPa，根据UIC 566标准［11］，焊接结构超常工况下安全系数为1.1，许用应力322MPa.正常运行工况下安全系数为1.65，许用应力为215MPa.根据UIC 615－4标准计算超常载荷工况以及模拟运营工况下的载荷值，对构架进行加载：1）超常载荷①垂向载荷，作用于两个空簧座上：式中：mv为运行阶段空车的质量；m＋为转向架质量；c1为异常载荷；g为重力加速度.②横向载荷③斜对称载荷在垂向和横向超常载荷状态下，考虑轨道1%的扭曲产生的载荷.2）模拟运营载荷①垂向载荷式中：c2为常用载荷.②横向载荷③斜对称载荷斜对称载荷为5‰的轨道扭曲导致的载荷.考虑到曲线对转向架的影响，转向架要承受各种加载组合，试验时要顺序模拟.由车体垂向运动（沉浮运动）引起的垂向力变化，它由垂向力的百分数β来代表：βFz；由车体的滚动引起的垂向力变化，它由垂向力的百分数α来代表：αFz.一般来说，就正常工作条件来看，α＝0.1，β＝0.2.通过不同加载组合共得出15种工况，其中，超常载荷工况共有两种，如表1所列，模拟运营工况共有13种，如表2所列.1.2 构架有限元模型静强度分析由Abaqus软件完成，对局部非承载结构进行了简化［12］.采用六面体单元对构架整体进行结构离散，离散出的节点数为618 375个，单元数为426 221个；为了模拟实际约束情况，在一系弹簧安装座和转臂定位节点处添加弹簧约束，弹簧单元刚度值设置与实际一致［13］.一系弹簧组的垂向刚度为1.244kN ／mm，横向刚度和纵向刚度为0.980 kN／mm，弹性定位节点横向和纵向刚度分别为5.49kN／mm和13.7kN／mm，垂向刚度15kN／mm.有限元模型如图1所示，约束和加载位置如图2所示.1.3 计算结果分析利用Abaqus对构架进行相关计算，分别得到超常载荷工况和模拟运营工况下各工况的应力云图.超常载荷工况最大应力值出现在工况2，应力值为277.7MPa，发生在横向止挡座与横梁管连接处，如图3所示.应力值小于许用应力322MPa，满足强度要求.模拟运营工况最大应力值出现在工况9，应力值为209.8MPa，发生在下盖板与转臂定位连接处，如图4所示，应力值小于许用应力215MPa，满足强度要求.由于模型的节点数较多，根据文献［14］控制点选取的原则，选取各载荷工况下应力较大处和截面形状突变处的较大应力值点作为强度校核的控制点.根据13种模拟运营工况的应力分布特点，选取应力较大和截面形状突变部位的6个应力值较大的点为主要控制点.确定控制点在各工况下应力的最大值和最小值，平均应力σm和应力幅值σa［15］.平均应力值为最大应力与最小应力和的平均值，应力幅值为最大应力与最小应力差的平均值.控制点平均应力和应力幅值如表3所列.表3中，控制点1为侧梁与横梁连接处，2为横向止挡处，3为转臂定位座与侧梁连接处，4为空气弹簧支撑座处，5为一系弹簧座处，6为下盖板靠近弹簧座拐角处.利用Goodman－Smith疲劳极限图对所选的6个控制点进行校核，如图5所示.校核点全部位于包络线内部，疲劳强度满足要求.3.1 有限元结果读入超常载荷是车辆运行中可能发生的最大载荷，在使用寿命中出现次数极少.模拟运营载荷是车辆运行中实际发生的载荷，出现次数极其频繁，是构架疲劳试验的载荷依据.因此寿命估算选取模拟运营工况中应力值最大的工况9为研究对象.Fe－safe中对于多个载荷加载情况，需将载荷进行分步.将工况9的垂向载荷和横向载荷分为两个分析步在Abaqus进行计算.计算结果如图6和图7所示，其中垂向力单独作用下应力为196.6MPa，横向力单独作用下应力为94.8MPa，均小于许用应力215MPa，满足强度要求.将Abaqus计算结果导入到Fe－safe中.3.2 疲劳寿命估算根据UIC 615－4加载标准定义疲劳载荷，沉浮系数β＝0.2，滚摆系数α＝0.1，垂向载荷从0.7Fz到1.3Fz，平均应力为Fz（Fz为模拟工作中静态试验时的垂向力，数值为表2模拟运营工况1垂向载荷所示数值）.横向力从0到±Fy（Fy为模拟工作中静态试验时的横向力，数值为表2中的横向载荷所示数值）.在Fe－safe中定义构架材料，设置表面粗糙度，应力集中系数，尺寸系数等参数.构架材料S355J2G3WC表面粗糙度为12um；有效应力集中系数Kσ＝1＋q（aσ－1），其中：q为应力集中敏感系数；aσ为理论应力集中系数；尺寸系数直径为d的试样疲劳极限与直径为d0的试样的疲劳极限的比值，上述参数的取值参见文献［15］.焊接缺陷的存在会增强应力集中效应，使应力集中系数和尺寸系数值增大.考虑焊接缺陷的影响，将有效应力集中系数和尺寸系数值的数值乘以修正系数1.3［16－17］.经过计算得到构架疲劳寿命估算结果.将Fesafe的结果文件导入Abaqus中查看寿命云图，图标显示值为对数疲劳寿命值.估算结果显示，构架最小寿命为1 186万次，发生在下盖板与弹簧座圆孔过度处，如图8和图9所示，大于UIC 615－4标准规定的1 000万次，构架疲劳寿命满足设计要求.1）构架静强度和疲劳强度满足UIC 615－4标准要求.构架疲劳寿命符合设计规范. 2）Abaqus和Fe－safe联合仿真为构架疲劳寿命的估算提供了一种有效方法，同时疲劳寿命的估算为构架检修周期提供了一定的依据.3）本文考虑了焊接缺陷对尺寸系数等参数的影响，但并没有建立含有焊缝的构架有限元模型，对焊缝进行疲劳寿命评估，这是本文今后有待研究的工作.【相关文献】［1］商跃进.动车组车辆构造与设计［M］.成都：西南交通大学出版社，2010.［2］ Luo R K，Gabbitas B L，Briekle B V，et al.Fatigue damage evaluation for a railway vehicle bogie using appropriate sampling frequenciese［J］.Vehicle System Dynamics，1998，29（1）：405－415.［3］杜子学，徐道雷，刘建勋.某型地铁车辆转向架构架强度及模态分析［J］.机械工程与自动化，2012（5）：24－26.［4］王文静，刘志明，李强，等.CRH2动车转向架构架疲劳强度分析［J］.北京交通大学学报，2009，33（1）：5－9.［5］罗超勇，王勇，宋烨.高速动车转向架构架静强度及疲劳强度分析［J］.机械工程与自动化，2014（6）：7－9.［6］ UIC 515－4－1993，Passenger rolling stock－trailer bogies－running gear－bogieframe structure strength tests［S］.1993.［7］ UIC 615－4－2003，Motive power units－bogie and running gear－bogie frame structure strength tests［S］.2003.［8］ BS EN 13749－2005，Railway applications－methods of specifying structural requirements of bogie frames［S］.2005.［9］ JIS E 4207－2004，Truck frames for railway rolling stock－general rules for design ［S］.2004.［10］ JIS E 4208－2004，Test methods of static load for truck frames and truck bolsters of railway rolling stock［S］.2004.［11］ UIC566－1990，Loadings of coach bodies and their components［S］.1990. ［12］石亦平，周玉蓉.Abaqus有限元分析实例讲解［M］.北京：机械工业出版社，2010. ［13］李宝瑞，赵永翔.基于UIC标准的转向架构架强度评估［J］.机械，2012，39（10）：9－12.［14］赵永翔，杨冰，彭佳纯.铁道车辆疲劳可靠性设计Goodman－Smith图的绘制与应用［J］.中国铁道科学，2005，26（6）：6－12.［15］徐灏.疲劳强度［M］.北京：高等教育出版社，1988.［16］赵少汴，王忠保.疲劳设计［M］.北京：机械工业出版社，1992.［17］程育仁，缪龙秀.疲劳强度［M］.北京：中国铁道出版社，1990.。

CRH3C动车组次轮四级修转向架构架关键尺寸分析摘要：本文对CRH3C动车组次轮四级修的部分动车构架及拖车构架测量关键尺寸，并与五级修测量结果对比，分析动车构架及拖车构架在Z方向尺寸变化差异的原因。

关键词：CRH3C动车组；次轮四级修；构架；关键尺寸。

中图分类号：文献标识码：B前言为充分了解CRH3C动车组构架经过五级修进入次轮四级修的状态变化，本文对次轮四级修车组抽取部分构架进行关键尺寸测量，分别列举动车构架及拖车构架的检测结果，及与五级修时的尺寸测量结果对比。

1 CRH3C动车组构架的结构及高级修检修要求CRH3C动车组是以德国ICE3为原型车开发研制的，是国内首个投入运营的时速300Km 的8辆编组动车组，其设计寿命20年。

截止至2023年CRH3C平台动车组运营时间已经全面超过设计寿命的一半，该车型最高运行里程已达到约800万公里。

转向架构架为走行部及其附件的支撑结构，将来自车体的静态和动态负载传输给轮对，承受车辆运行中的轮对导向力、牵引力和制动力。

CRH3C动车组构架由侧梁、横梁和纵梁组焊成“H”形结构，侧梁由钢板焊接而成，横梁为无缝钢管，主体材质为S355J2W。

（a） CRH3C动车组拖车构架（b） CRH3C动车组动车构架图1 CRH3C动车组拖车构架及动车构架2009年至2010年北京交通大学结构强度实验室为原北车长春轨道客车股份有限公司（现中车长客股份公司）生产的CRH3转向架构架进行静强度和疲劳试验。

实验参考EN 13749及UIC515-4要求，实验结果显示：超常工况的最大应力为269.0MPa，小于转向架用材的屈服强度355MPa；经过1000万次的疲劳试验，没有疲劳裂纹产生[1]。

理论上构架能满足设计寿命使用要求。

CRH3C动车组构架在三级修、四级修主要是状态检查，并不测量关键尺寸；五级修后的三、四级修增加对构架部分焊缝探伤检查。

五级修时对构架关键焊缝进行探伤检查，对关键尺寸进行测量[2]，构架测量图及构架五级修尺寸测量要求见下图及下表。

文章编号：１００２－７６０２（２０１１）０９－００１２－０６转向架构架强度试验标准对比刘德刚１，刘宏友２，李庆升１（１．南车青岛四方机车车辆股份有限公司国家工程实验室，山东青岛２６６１１１；２．青岛四方车辆研究所有限公司技术研究部，山东青岛２６６０３１）摘要：从试验内容、试验载荷、试验工况组合和试验结果评定等方面对比了ＵＩＣ、ＥＮ和ＪＩＳ关于转向架构架强度试验的标准，并针对我国进行转向架构架强度试验给出了一些建议。

关键词：构架；静强度试验；疲劳试验；ＵＩＣ５１５；ＵＩＣ６１５；ＥＮ１３７４９；对比中图分类号：Ｕ２７０．３３１＋．８文献标识码：Ｂ转向架构架是车辆系统上一个至关重要的承载部件，疲劳破坏是其主要的失效形式，抗疲劳强度设计是转向架的设计重点。

针对构架的静强度和疲劳强度，国外高速铁路发达国家有设计规范和试验规范，用以指导构架的设计和生产，保障其强度特别是疲劳强度的可靠性。

我国铁路经过６次大规模提速，车辆运行速度有了大规模的提高，转向架构架承受的动态载荷越来越剧烈，其疲劳可靠性是摆在每位从事铁道车辆疲劳强度研究人员面前的一个重要课题。

作为其疲劳强度研究的一个重要方面，本文将对国外高速铁路发达国家的试验标准进行对比研究。

这些标准包括：ＵＩＣ５１５—４—１９９３《铁路客车—拖车转向架—传动齿轮转向架构架结构强度试验》（以下称ＵＩＣ５１５—４）；ＵＩＣ６１５—４—２００３《动力单元—转向架和走行装置—转向架构架的结构强度试验》（以下称ＵＩＣ６１５—４）；ＥＮ１３７４９—２００５《铁路应用—转向架结构要求的规定方法》（以下称ＥＮ１３７４９）；ＪＩＳＥ４２０７—２００４《铁路车辆—转向架—转向架构架设计通则》（以下称ＪＩＳＥ４２０７）；ＪＩＳＥ４２０８—２００４《铁路车辆—转向架—载荷试验方法》（以下称ＪＩＳＥ４２０８）。

ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ６１５—４均是单一叙述转向架构架静强度和疲劳强度试验的标准，其中，ＵＩＣ５１５—４针对无动力转向架，而ＵＩＣ６１５—４针对有动力的机车和动车转向架。

基于RADIOSS的地铁车转向架构架的静强度分析本文运用Altair公司的HyperMesh软件建立了地铁车转向架构架的有限元模型，并参照UIC 615-4和JIS E 4208标准对构架施加载荷，采用RADIOSS求解器求解构架在各附加工况下的应力，完成了构架的静强度分析。

1 概述转向架是地铁车辆的重要部件之一，它直接承载车体重量，保证车辆顺利通过曲线。

同时，转向架的各种参数也直接决定了车辆的稳定性和车辆的乘坐舒适性。

构架作为转向架其余零部件的安装基础，不仅要将车体重量和运行中的振动载荷传递到轮对，还要承受连接在其上的牵引、制动与悬挂系统部件所产生的各向载荷。

由于构架有如此复杂的受力状态，因此，有必要在转向架的设计阶段对构架的强度进行评估。

本文以某A型地铁车转向架的构架为研究对象，利用Altair公司的HyperMesh软件建立构架的有限元模型，并利用RADIOSS 求解器软件求解构架在几种典型的工况下的应力，并用HyperView软件查看构架的应力分布，进行结果的后处理，从而完成了构架的静强度分析。

2 构架的静强度分析2.1 构架的基本结构及有限元模型目前，全封闭箱型结构的H型构架应用广泛，该型构架用低合金高强度钢板焊接而成，具有质量轻、强度大、寿命长的特点。

构架主要由2根侧梁和2根横梁组成。

侧梁与横梁内部设有多块筋板，用以加强构架的强度，提高构架主体结构的可靠性。

构架的两侧梁两端有轴箱支座，可安装锥形弹簧；中部设有空气弹簧安装座。

此外，构架上还有齿轮箱吊座、牵引拉杆座和电机吊座等结构，利用HyperMesh软件建立的构架的有限元模型如图1所示。

点击图片查看大图图1 构架的有限元模型2.2 构架的静强度分析工况本文按照UIC 615-4和JIS E 4208标准对地铁车转向架构架进行强度计算，根据应力计算结果，评估构架的静强度。

构架强度计算的载荷参照UIC 615-4和JIS E 4208标准中的附加载荷确定。

高速动车组转向架构静强度与动载荷分析张峰摘要：在我国进入改革开放的21世纪以来，我国的经济发展十分迅速，高速动车组转向架构架是现代物流体系中最为重要的结构之一，其不仅可以作用于高速动车组各个车厢的连接位置，同时对于铁路车辆检修工作而言也有着重要意义，所以为了使得高速动车组转向架构架可以更好的应用在动车组运行工作中，就需要针对其各项参数展开全面的分析与研究。

在本篇文章中将会针对高速动车组转向架构架静强度与动荷载展开分析，希望可以为相关人员提供参考帮助。

关键词：高速动车组；转向架构架；静强度与动载荷引言铁路运输相比公路运输、航空运输、水上运输等具有运量大、成本低、污染小、连续性强等诸多优点，一般情况不受气候地形等外界因素影响。

从第一条铁路建成开始，随着铁路事业的不断发展创新，新技术新成果的不断开发和引进，铁路运输凭借它的诸多优势己经逐渐成为现代化交通运输体系中最为重要的运输手段之一。

为了在铁路运输领域创造更高的成绩，提高铁路运输能力和运输速度，世界各国争相发展铁路机车车辆制造业，这一行业也因此成为国民经济发展中重要的基础产业。

1高速动车组转向架结构一个构架和两个轮对组成的用以支撑整个车体的小车即为转向架。

转向架构架和轮对的质量、尺寸、转动惯量以及悬挂等参数能够直接影响列车运行的稳定性和乘客乘坐的舒适性。

随着铁路事业的发展，我国客车针对转向架强度和动力学性能方面的研究逐渐从落后走向先进，各种先进技术层出不穷，新型转向架的使用为使我们的旅行变得越来越舒适提供了有利条件。

转向架的主要作用有：能够支撑整个车体，承受并传递横向、垂向、纵向载荷及驱动力和制动力，均匀分配由车体产生的重量；能够提高车辆的载重和运行速度，满足运输需要；利用转向架的轴承装置将滚动转化平动，提高列车运行稳定性；可以同时适应直线线路和曲线线路的运行，保证列车运行安全。

转向架在传递牵引力和制动力的同时充分利用车轮和轨道之间的粘着力，放大由制动缸产生的制动力，有效提高列车的制动效果，保证行车安全。

机车转向架构架强度的有限元分析作者：郁炜江海兵构架是机车转向架最关键的零部件之一，也是转向架其它各零部件的安装基础，在机车的牵引运行中起传递牵引力、制动力、横向力及垂向力的作用，因此，机车转向架构架的可靠性对机车的性能和安全性有重大影响。

传统的转向架构架强度的可靠性评价大多通过物理样机的某些试验，再通过金属探伤、磁电探伤等方法来检验…，成本高，开发周期长。

所以，使用有限元的理论对转向架构架建模，并利用有限元分析软件对其进行应力分析和强度计算来确保机车转向架构架的可靠性有重大意义，本文在此进行了尝试。

目前，国外几家著名的公司研制的有限元分析软件如MSC、ANSYS、I-DEARS等在国内许多设计中得到了较为广泛的应用。

MsC公司提供的有限元软件在有限元建模、结构分析(静态、瞬态动力学、热、电磁场、流体问题等及其耦合问题、接触、强非线性、碰撞等方面都有独到的处理方法，本文详细介绍了其中的前后处理软件MSC／PATRAN和结构分析软件MSC／NASTRAN在机车转向架构架强度计算与分析中的应用。

1 有限元强度计算模型的建立机车转向架构架一般为箱型梁结构，有限元计算模型可以采用薄板单元按照设计图纸上的实际尺寸建模，并根据构架各部分是否承受载荷确定网格的疏密程度，在MSC／PATRAN软件中生成有限元计算网格模型。

文中选择一例已通过物理样机测试实验、强度合格的机车转向架构架进行分析。

它是由两根侧梁、一根横梁和两根端梁组焊成的"日"字形结构，整个构架计算模型共有20 225个薄板单元和27 848个节点，如图1。

2有限元强度计算的载荷和边界条件在机车转向架构架的有限元计算分析过程中，施加约束和载荷的原则是在构架主动施力处施加载荷，被动受力处施加约束：机车运行时，作用在构架上的载荷可以归纳为静载和动载两大类。

静载荷在运行过程中具有确定不变的数值和方向，包括机车上部重量、转向架自重以及安装在转向架上各种装置的重量、电传动内燃机车与电力机车的牵引电机的重量、液力传动内燃机车的中问齿轮箱重量等；动载荷是在运行过程中方向和大小都随时间变化的载荷，包括由于车体振动产生的附加垂向动载荷、机车牵引运行时作用在构架上的纵向力、机车通过曲线时作用在构架上的侧向力、牵引电机作用于构架的振动载荷以及工作时的反扭矩或电阻制动反扭矩、齿轮箱工作时的反扭矩、制动力、由于线路及其它原因使构架产生的扭曲力等。

地铁转向架构架设计及疲劳强度分析发布时间：2022-09-19T08:58:46.710Z 来源：《科学与技术》2022年第10期作者：展茂利[导读] 转向架构架作为轨道交通车辆重要的组成部分，在地铁车辆上起到至关重要的作用展茂利天津轨道交通运营集团有限公司天津市 300380摘要：转向架构架作为轨道交通车辆重要的组成部分，在地铁车辆上起到至关重要的作用。

随着轨道车辆的速度不断提升，转向架构架的安全性、可靠性尤为重要。

本文针对转向架构架的结构的强度分析方面进行研究，以提升转向架的结构安全性、可靠性。

关键词：地铁；转向架；构架设计；疲劳强度1构架强度分析的研究现状对于转向架而言，构架的结构优化设计和强度科研是构架设计方案、制造、制造和应用的最重要阶段。

框架的设计过程首先根据社区业主的设计要求定义框架的主要参数和设计方案框架的结构。

第二步是在总体设计后验证框架的强度。

由于框架的强度直接影响车辆在运行过程中的稳定性和安全系数，因此框架的强度是社区业主最关心的问题之一。

第三，在理论强度计算之后，还需要对框架进行疲劳试验和使用寿命试验，这可以充分证明框架的强度和使用寿命。

2转向架总体结构简介转向架是轨道车辆的重要组成部分。

地铁车辆的动力装置、阻尼系统和基本制动系统都集中在转向架上。

因此，转向架是地铁车辆的重要组成部分。

按结构可分为机架、轮辋、驱动电机、制动系统、悬挂结构等，其中轮辋轴端包括两个轮辋和四个轴端；驱动装置包括2个减速箱、两个电机及其联轴器；基础制动包括四个制动缸、手动缓解装置；悬挂分为一系悬挂和二系悬挂，其中一系悬挂主要指转臂轴箱、一系钢簧以及一系减震器，二系悬挂包括空气簧、中心销、牵引梁以及抗侧滚扭杆组成。

3地铁转向架构架设计及疲劳强度3.1材料选取转向架构架的主体结构为H型，其承重梁主要由无缝钢管原料制成，如果不是，则在内部结构中设置构造柱。

轮辋和轴端设备的结构相对复杂，需要高强度。

因此，选择铸钢件的原材料以确保强度，同时便于生产和制造。

某型转向架构架结构强度仿真分析摘要：本文依据标准EN 13749：2011，对公司新研制转向架构架进行有限元分析。

首先，利用Hypermesh软件对构架三维模型进行离散化处理。

其次，在超常载荷工况和正常运营载荷工况作用下，利用ANSYS软件对构架进行有限元分析。

仿真分析表明：新型转向架构架能够满足相关标准要求。

关键词：转向架构架；离散化处理；仿真分析1. 引言2013年，国家提出“一路一带”合作倡议以来，中车唐山公司加快海外产业布局，尤其是沿线国家。

针对不同国家铁路使用标准，中车唐山公司开发多种类型轨道交通产品满足各自市场需求。

而转向架构架作为轨道交通车辆的关键部件之一，其性能好坏直接影响列车的运营安全和曲线通过性能[1]。

本文依据EN 13749：2011标准[2]，对公司最新研制的转向架构架进行有限元仿真计算，验证其结构是否合理，确保在实际运用中安全可靠。

2. 构架简介1.1 构架结构该型客车转向架构架为H形钢板焊接结构，主要由侧梁组成、横梁组成、抗蛇行减振器座、垂向止挡座、横向止挡座等部件组成。

构架材料采用钢板、无缝钢管和各种铸锻件。

侧梁钢板材质为符合标准EN10025的S355J2W+N材料，屈服强度为355MPa，横梁钢管材质为符合GB/T1591标准的Q345E材料，屈服强度为345MPa。

制动安装座、制动吊梁采用铸件G20Mn5，抗蛇行减振器座、牵引拉杆座采用锻件，材质为Q345D。

构架结构示意图见图1。

图1 构架结构示意图1.2 标准及评判方法根据EN 13749：2011标准建立构架各工况载荷的计算方法，构架强度计算主要分为超常工况和正常运营工况。

超常工况主要考察构架在超常载荷作用下，构架上各点应力均不得大于材料的许用应力，正常运营工况构架评定方法是在正常运营载荷作用下，材料利用度K[3]其值不得大于1，计算公式如下：K=stresscalculated/stressallowable式中，stressallowable根据材料Goodman-Smith图确定。

轨道车辆转向架构架技术分析 摘要：转向架作为轨道车辆的主要组成部分之一，直接影响着车体设计的质量，其中转向架参数的设定是提高轨道车辆设计效果的基础内容。特别是转向架构架，其制造参数，可以为轨道工程的建设提供条件，为机械车辆行驶的安全性提供保障。基于此，本文分析了轨道车辆转向架构架技术的内容，希望能够为轨道车辆的设计提供条件。 关键词：轨道车辆；转向架构架；技术分析 目前，在我国轨道交通行业持续发展下，高铁、客运等多种轨道交通，对车辆运输的要求，也越来越高。要想提高轨道工程的建设效果，健全车辆制作工艺，加强对质量的严格控制。再加上，转向架属于轨道交通车辆设计中的关键部分，直接影响着车辆的质量，需要在当前轨道车辆转向架构架的特点出发，从而健全整体的结构构架。

一、轨道车辆转向架构架的特点 转向架作为保证轨道车辆安全运行的关键装置之一，应用频繁大，工作量也比较大，能够平稳运行，所承载的重量大，在车辆的建设中，发挥着导向与牵引等作用，更直接影响着列车运行的安全性。再加上，转向架上一般对安装着非常多的零部件，组成成分有构架、轮动和悬挂系统，构架是由各个系统骨架结构所组成的，在应用中承受与传递着不同方向的载荷[1]。 同时，侧横梁、气室、空簧座与托板等，都是轨道车辆转向架的主要组成部分。尤其是其中的梁体，是一种承重结构，不仅可以提高梁体的承载强度，还是一种轻量化构架，更是提升转向架质量的主要部分。为了进一步强化轨道车辆转向架构的稳定性，需要在不同角度分析轨道车辆转向架构架技术的应用情况，确保轨道车辆运行的安全性与稳定性。

二、构架技术的分析 （一）构架焊接技术 目前，构架结构的主要应用形式，一般包括焊接式、铸焊混合式等。大部分轨道货车在初期，一般会采用整铸式构架，但此构架自身比较重，整铸工艺复杂，整体的操作难度大，生产的效率并不高，这并不利于对转向架结构的完善与优化。最近几年，随着轨道交通的快速发展，整铸式构架已慢慢被淘汰，主要是因为其不能满足现阶段轨道车辆运行的要求，已被焊接式构架替代。通过对焊接构架特点的分析，发现其强度高于铆接构架，结构的整体设计也非常灵活，可以选用板材和管材进行焊接，还能够选择轧材、铸件与锻件进行拼焊，并且焊接构架的制造成本也比较低，生产效率高。此结构最显著的优势，就是在应用中，能够减轻自重，满足当前轨道客车在运行中的药物。

地铁转向架构架设计及疲劳强度分析摘要：当前，我国城市规模不断扩大，人口急剧增加。

为了缓解城市交通压力，便于人们出行，近年轨道交通设施推陈出新，地铁等交通基础设施发展迅速。

转向架是轨道交通车辆得以正常行驶的基石。

转向架构架作为转向架重要的承载部件，不仅起到支撑车体的作用，而且还是转向架各零部件的安装载体，在运行过程中起到传递来自各方向的交变载荷的作用。

构架为转向架各零部件提供了安装接口定位，其主要作用是承受、传递各种作用力及载荷。

为保证转向架在正常运行中的安全可靠性能，设计之初对转向架构架及其关键受力件进行强度和刚度校核分析与优化就显得尤为重要。

关键词：地铁转向架；构架设计；疲劳强度作为轨道交通的重要组成部分，地铁以其运量大、高速、准时及节省空间等优势，已成为解决城市道路拥堵、缓解交通压力的重要方法。

同时，随着地铁车辆运营里程和服务年限的增加，部分转向架构架出现了大量的疲劳裂纹问题。

转向架是地铁车辆的重要组成部件之一，其结构的可靠性直接影响车辆的运行品质、动力性能和行车安全。

转向架构架在运用过程中时常发生疲劳裂纹、疲劳断裂以及测试寿命无法满足合同要求等问题，其原因各不相同。

一、地铁转向架构架裂纹产生原因1、裂纹产生情况。

某地铁车辆运行时为6 节编组，共34 列，最长运用里程接近90 万公里，动车构架出现疲劳裂纹，裂纹位于齿轮箱吊座立板与补强板连接根部焊缝处，裂纹从焊趾部位开始，沿熔合线向上延伸，但未扩展至母材。

之后对全部地铁车辆进行普查，共发现裂纹81 起。

为保证车辆的正常运营，制定了焊修方案作为临时措施，对裂纹进行了焊修。

2、强度计算及试验。

构架出现裂纹后，对项目执行的强度计算及试验进行了梳理：强度计算根据UIC 615-4《移动动力装置转向架和走行装置转向架构架结构强度试验》和JISE 4207《铁路车辆用转向架设计通则》规定的载荷和工况进行，对构架进行了结构静强度、疲劳性能和模态计算分析。

静强度结果依据第四强度理论进行评定，疲劳强度结果依据UIC 615-4 建议的Goodman疲劳极限图进行评定。