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17号锻造钩尾框裂纹萌生寿命计算

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１ 应 力 强 度 因 子 简 介 及 计 算 方 法选 取
２ １ 钩 尾框静 强度计算ห้องสมุดไป่ตู้ ．
锻造 Ｅ级 钢 钩 尾框 具 有 对 称 结 构 ， 维 模 型见 图 三
１ 因此可 以取 １ ４模 型进 行分 析 ， 该模 型采用 二 阶 ４ ， ／ 对 面体单元 和二 阶 ６面体单元 进行有 限元 网格划 分 ， 分 划
义 应 力
１ ４点 位 移 法是 将 临 近裂 纹 尖 端单 元 的 中心 点移 ／ 到 １ ４ 处 ， 而构建与线 弹性 断裂力学理论 相似 的 １ ／点 从 ／
加 至现在 的 ２万 ｔ牵 引 总重 的增 加 使 车辆 的纵 向牵 引 ，
载荷及 冲击载荷均 大幅增加 ， 车钩缓 冲装 置部 件 的疲 劳 √ 奇异性 ， 于其 运 用 较 简便 、 由 实用 ， 精 度 在 位移 解 且 寿命显 著下降 ， 短期 内 即有 大量 的钩 尾框 因尾 部弯 角处 法 中最 精 确 ， 而 逐 渐 地 被 广 泛 应 用 。Ｂ ｒｏ ｍ 证 明 了 因 ａｓ ｕ 疲劳裂纹 长度超 限而报废 。 目前 ， 维裂纹 问题 已有许 二
式为 ：
Ｋ ＝ （） １
在钩尾 框前端 销孔处施 加位移 约束 ， 在钩尾 框尾部
承载 平 面（ 与后从板接 触处） 施加纵 向牵 引载荷 ， 上 在模 型对 称面 处 施 加 对称 约 束 。采 用 Ａ ＡＱＵＳ软 件进 行 Ｂ
有 限元计算 ， 在牵 引载 荷 为 １０ ０ｋ 由于钩 尾框 所受 ０ Ｎ（ 载荷 不为定值 ， 进行 强度 计算 时 取 １０ ０ ｋ 其 他 载荷 ０ Ｎ，
４ 中国铁 道科 学研 究院 铁 道科 学技术研 究发 展 中心 ， 京 １ ０ ８ ） 北 ００ １
摘 要 采 用有 限元 方 法 中的 ｌ４点 位移 法 计 算 了 ｌ ， ／ ７号 锻 造 钩尾 框 的 应 力 强 度 因 子 ； 据 Ｐ ｒ 根 ａｉ ｓ公式 结 合 ＡＡ Ｒ
完 成 后 有 限 元 模 型 见 图 ２ 模 型 总 单 元 数 ２ １ ， ５０ ７个 ， 其 中 Ｃ Ｄ２ ３ ０单 元 为 ８７ ０个 ， ３ ０ 元 为 １ ２ 个 ， ９ Ｃ Ｄ１ 单 ６２ ７ 总 节 点 数 为 ６ ７ ６４ ３个 。
当物体 内存在 裂纹时 ， 裂纹尖端 应力 在理论 上 为无
穷 大 ， 纹 尖 端 是 一 个 奇 点 。 因 此 不 能 用 理 论 应 力 集 中 裂
系数 Ｋ 来表达 ， 而必 须 用 应力 场 强 度 因子 Ｋ 来 表达 。 Ｋ 的大小反 映了裂纹 尖 端 附近 区域 内弹性 应力 场 的强 弱程 度 ， 以用来 作为判 断裂纹尖 端是 否发 生失稳 扩展 可 的指标 。 对于一般 的情 况 ， 其应 力强度 因子 表达式 的普遍 形
第 ３ Ｏ卷 第 ２期
２１ ０ ０年 ４月
铁 道 机 车 车 辆
ＲＡＩ Ｗ ＡＹ ＯＣ０ＭＯＴＩ Ｉ Ｉ ＶＥ ＆ ＣＡＲ
Ｖ０． Ｏ ＮＯ Ｉ３ ．２
Ａｐ ． ｒ ２ ０ ０１
文 章 编 号 ：０ ８ ７４ （０ ０ ２ ０ １ — ０ １ ０ — ８ ２ ２ １ ）０ — ０ ２ ４
多成熟分 析方法 ， 于含 三 维裂 纹 的有 限 大物 体 ， 对 目前
它的有效 性和精 确性¨ ， ３ 本文 以 １ ４点位 移法对 钩尾 框 ］ ／ 表面裂纹 疲劳扩 展的应力 强度 因子进行计算 。
２ 钩 尾 框 应 力 强 度 因子 计 算
只有少量 应 力 强度 因子 数 值 解 ， 三 维 裂 纹 的服 役构 含 件， 裂纹尖 端应力 强度 因子 的计 算就 更加 复 杂 ， 直接 可 用来 计算应 力强 度 因子 的方法 尚不 多见 ｌ 。本 文 应用 １ 一 １４点位 移法 ， 三维 模 型 上 建立 裂 纹模 型 ， ／ 在 直接 计 算 应力 强度 因子 ， 对形状 系数进 行拟 合 ， 并 然后 根据 ＡＡＲ 载荷谱 采用 Ｐ ｒ 公式 计算 了钩尾框 的裂纹扩展 寿命 。 ａｉ ｓ
１ ７号锻 造钩尾框 裂 纹 萌生寿命计 算
于 兆 华 王 丽 红 。 ， ，李 强。 王 成 国 ，
（ 中国铁道科 学研 究院 标准 计量研 究所 ， １ 北京 １ ０ ８ ； ００１
２ 郑州铁路职 业技术 学院 ， 南郑州 ４０ ５ ； 河 ５ ０ ２
３ 北 京交通 大学 机械 与 电子控制工程 学院 ， 京 １ ０ ４ ； 北 ０ ０ ４
载荷 谱 ， 算 了 １ 计 ７号 锻 造 钩尾 框 的 裂纹 萌生 寿 命 。并 对 计 算 结 果 进行 分 析 评 价 。
关键 词 钩 尾框 ； 力 强 度 因 子 ；１ ４点 位 移法 ；裂纹 扩 展 寿 命 应 ／
文 献 标 志码 ：Ａ 中 图分 类 号 ：Ｕ２ ２ ３ １ ７．４
式 中 ｙ为决定 于裂纹 体形 状 、 裂纹 形状 、 纹 位置 与加 裂
载方 式的 系数 ， 它可能是 常数 ， 可能 是 ａ的函数 ； 也 ａ为 裂 纹尺寸 ， 对于 内部裂纹 和贯穿 裂纹而 言为裂纹 的半长
下 的应 力进行线 性折算 ） 时钩尾框 有限元 Ｖｏ ｓｓ ｎＭｉ 应 ｅ
力 和 方 向的应力如 图 ３和图 ４所示 ， 大合成应力及 最 Ｘ 方 向的应力 发生 在 钩尾 框尾 部 弯角 处及 靠 近尾 部弯 角 的框身 附近 ， ｘ 方 向的拉应 力 占绝对 主 导 ， 大合 且 最 成应 力为 ３ ４ＭＰ 。 ４ ａ
目前大秦 铁路使用 的 １ ７号钩尾框 为改进 后 的锻造 Ｅ级 钢钩尾框 ， 其性能较 原有 的铸 造 Ｅ级钢钩 尾框 有所
提 升 ， 大 秦 铁 路 上 机 车 的牵 引 总 重 由 原 来 的 ５千 ｔ 但 增
度， 对于表 面裂纹 而言为裂纹 的深度 ｌ ； ＿ 为裂纹处 的名 ２

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动载焊接结构设计Ⅲ(疲劳强度寿命计算)

动载焊接结构设计Ⅲ(疲劳强度寿命计算)

****动载焊接结构的设计1、 焊接结构疲劳强度设计的一般原则设计过程可分为以下三个步骤：⑴ 考虑实用性，进行功能设计 根据结构未来的工作情况，合理地提出结构的承载能力、强度、刚度、耐蚀度、使用寿命等比较具体的要求。

考虑安全性，这些要求不能太低；考虑经济性，这些要求也不能过高。

⑵ 进行方案设计 根据上述要求，选择确定结构材料、结构构造形式、传动形式、自动化程度、控制方式、生产制造工艺等综合设计方案，它们互相联系，又互相制约；⑶ 进行具体的施工图设计 绘图前，进行必要的计算，以便确定结构的重要尺寸。

我们要讲的是如何合理选择动载焊接结构、焊接接头的结构形式和怎样进行必要的计算。

设计动载焊接结构必须特别强调两点：① “动载”，对应力集中非常敏感；②焊接接头属于刚性连接形式，对应力集中也比较敏感。

而且“焊接结构”难免有焊接残余应力、变形、焊接缺陷等，存在应力集中现象。

因此，设计动载焊接结构时，必须注意以下几点：⑴ 承受拉伸、弯曲、扭转的构件，截面面积变化时，尽量保持平顺、圆滑的过渡，尽量防止或减小构件截面刚度突然变化，避免造成较大的附加应力和应力集中。

⑵ 对接、角接、丁字、十字接头等，均应优先采用对接焊缝，少用角焊缝； ⑶ 单面搭接接头角焊缝的焊根、焊趾处，既有偏心弯矩的作用，又有严重的应力集中，承受疲劳载荷的能力很低，必须尽量避免采用这种接头形式；⑷ 承受疲劳载荷的角焊缝（未焊透的对焊缝，也看作角焊缝），危险点在应力集中比较严重的焊缝根部或焊趾处。

应采用如下措施：① 开坡口，加大熔深，减小焊缝根部的应力集中；② 将焊趾处加工成圆滑过渡的形状，减小焊趾的应力集中；⑸ 处于拉应力场中的焊趾、焊缝端部或其它严重的应力集中处（如裂纹），应设置缓和槽、孔，以便降低应力集中的影响。

总之，应采取一切措施，排除或减小应力集中的影响。

2、疲劳强度的许用应力设计法我国钢结构标准，原设计规范基本金属及连接的疲劳计算中，采用疲劳许用应力。

铁路货车段修要求

铁路货车段修要求


2 基本要求
2.1 检修周期
2.1.1 70t级货车定期检修分为厂修、段修两级修程。两级修程周期的规
定见表2-1。
表2-1 定期检修周期表
车 种、车 型
厂 修 段 修 备注
棚车 P70、P70H 8年 2年
敞车
C70、C70H、 C70A
8年
2年
平车-集
装箱共用 NX70、NX70H 5年 1年
车
集装箱平 车
2.3.2.2 车辆在检修中因设计、制造原因，需改造的项目或配件在质量保 证期内超过段修限度或产生裂损等影响使用的缺陷，需更换的配件由车
辆制造或检修单位无偿以旧换新，车辆制造或检修单位继续向配件生产
单位进行质量追溯。
2.3.2.3 在使用寿命期内，因配件内部缺陷造成事故时由制造单位负责。 2.3.2.4 质量保证期限以制造时间为准，时间统计精确到月。配件制造质 量保证内容和保证期限见表2-3。
4．闸瓦间隙自动调整装置和人
力制动机不发生故障
1．操纵阀、给风调整阀、旋压
底开 双向风缸、风动管路无旧痕裂 6 门机 损
构 2．底开门机构不发生故障，各
1个段修 期
传动部件无旧痕裂损
注：1. 质量保证是指在保证期限内，车辆在正常运用中不应发生的质量故障。但不包括在
定期检修时发现的问题。
2. 凡由于运用中不正常冲撞、脱轨、超载、偏载、集重、装卸碰撞、错装（车型不
2.2.1.11 滚动轴承经大修后，有下列情况之一时报废：
2.2.1.12.1
353130A、353130C紧凑型轴承使用时间满7年（或70万
km）。
2.2.1.13.2 353130B、C353130、SKF OR-7030A ITALY紧凑型轴承使用
机器设备寿命估算

机器设备寿命估算

第八章机器设备寿命估算第一节概述一、自然寿命：即物理寿命，是指在规定使用条件下，从开始使用到因物质损耗而报废所经过的时间。

自然寿命主要受有形磨损的影响。

二、技术寿命：新技术出现，原有设备失去使用价值。

第Ⅱ种无形磨损将使技术寿命缩短。

三、经济寿命：继续使用，在经济上不合理。

经济寿命受有形磨损和无形磨损的共同影响。

第Ⅰ种无形磨损使设备的更新成本降低；第Ⅱ种无形磨损也会使设备的经济寿命降低，这是因为在技术进步后，由于新的效率更高的设备的出现，继续使用原有设备在经济上是不合理的。

第二节磨损寿命一、磨损：磨损主要发生在具有相对运动的零部件之间，其后果是破坏了零部件的配合尺寸和强度，当磨损量超过允许极限时，将导致设备失效。

二、典型的磨损过程（一）典型的磨损过程分为三个阶段：1.初期磨损阶段（第Ⅰ阶段）：零部件表面的宏观几何形状和微观几何尺寸都发生明显变化，磨损速度很快。

初期磨损阶段的磨损方程为：简化为直线处理，磨损方程为：2.正常磨损阶段（第Ⅱ阶段）：磨损情况比较稳定，磨损量随时间均匀增加，即二者成线性关系。

正常磨损阶段的磨损方程为磨损强度3.急剧磨损阶段：磨损量急剧上升，机器设备的精度、技术性能和生产效率明显下降。

在进入急剧磨损阶段之前，应该进行修理。

（二）简化磨损方程将第一阶段，即初期磨损阶段忽略不计（三）磨损寿命：设备的正常寿命T应该是第一阶段和第二阶段时间之和。

简化后剩余寿命为例：已知磨损强度为：0.5mm/年，且设备运行三年后，磨损率为1/4，则总寿命为：年剩余寿命为：12-3=9年实际磨损量为：3×0.5=1.5mm极限磨损量为：12×0.5=6mm第三节疲劳寿命理论及应用一、基本概念（一）应力1.内力：物体的一部分对另一部分的的机械作用。

2.应力：单位面积上的内力。

σ：正应力，法向应力，与截面垂直τ：切应力，剪应力，与截面平行（二）应变：尺寸或形状的相对改变。

设杆长为在P力作用下，伸长则线应变（三）应力和应变的关系与P成正比与成正比与横截面积F成反比E是比例常数E比例常数，E↗则同样P力作用下，↘，所以，它代表了材料在受力后抵抗变形的能力，称之为材料的弹性模量。

锻造工艺规范

锻造工艺规范

锻造工艺规范1 工艺文件1.1 工艺文件的设计与编制 1.1.1 锻造工艺卡的设计锻造工艺的设计原则是以工厂标准、技术协议、订货合同和图纸技术要求为依据，力求工艺技术先进、经济合理。

工艺图和卡片必须完整、正确、统一、清晰。

1.1.2 锻件毛坯取样图的设计当锻件在冷加工进行毛坯取样时，应按工厂标准、技术协议、订货合同和图纸技术要求设计锻件毛坯取样图。

1.2 工艺评审重点产品的试制件和关键件的专用工艺，由专业和产品技术负责人负责组织工艺评审，并保存记录。

2 锻件机械加工余量和公差 2.1 总则2.1.1 本标准为编制锻件工艺时确定机械加工余量、尺寸公差、附加余块的依据。

2.1.2 本标准适用于液压机上自由锻造的锻件，有专用模具的锻件的余量和公差由工艺编制人员另行确定。

2.1.3 本标准适用于碳素结构钢及合金结构钢，冷、热作模具钢，冷、热轧工作辊、支承辊的锻件，特殊材料的锻件余量和公差由工艺编制人员另行确定。

2.1.4 粗加工余量、热处理及机械加工卡头、理化检验试料等特殊要求的留量不包括在本标准之内。

2.1.5 锻件的弯曲、相对位移（同轴度、位置度）、圆度、棱、圆角等形状位置公差都应在余量43范围内（即应保证最少有41的机械加工余量）。

2.1.6 余量与公差的配置如下图：D ：零件尺寸 C ：锻件公称尺寸（基本尺寸） C ′：锻件最大尺寸 C ″：锻件最小尺寸 а：锻件名义机械加工余量δ′：下偏差（负公差） δ″：上偏差（正公差）2.1.7 本规范未包括的特殊形状的锻件及尺寸超出本规范的锻件，其余量和公差由工艺编制人员参照本规范确定。

2.1.8 在确定锻件余量时，必须兼顾零件的局部尺寸与整体尺寸的关系，局部应照顾整体，以减少加工余量。

2.1.9 易焊钢种和留有粗加工余量在粗加工后允许存在可以加工掉的局部黑皮的锻件，其锻造余量应比本标准表中规定值减少10～20%（按复杂程度）。

对易产生裂纹又不易焊补钢种（如9Cr2Mo 、32Cr2MnMo 、60CrMnMo ）等锻件的余量不应比表中规定值减少。