摘要
随着我国铁路运输向高速和重载方向发展，转向架摇枕的运用条件日趋苛刻。因此，研究重载运输条件下的摇枕结构及其性能变得尤为重要。本文通过国内外重载运输的发展现状的了解，分析了国内外现有重载货车转向架的结构特点和性能。首先对我国30t轴重转向架进行了结构选型，初步确定了适应我国国情的30t轴重货车转向架的基本结构型式。重点对该转向架的摇枕的结构进行自主设计与分析。
运用SolidWorks建立30t轴重货车转向架摇枕的三维模型，并且详细介绍了该转向架摇枕的结构特点及设计步骤，其中包括了外壁和内部筋板厚度、排水口、漏沙孔等工艺孔、摇枕斜楔、15旁承台座、16弹簧承台、心盘部位、摇枕吊耳。然后对该摇枕进行了有限元应力分析，然后根据分析结果确定摇枕的薄弱地方并进行改进，最终设计得到满足强度要求，并有足够抗疲劳性能的转向架摇枕。
关键词：重载货车；转向架；摇枕；设计；有限元分析
Abstract
With the development of railway transportation in China to high speed and heavy, truck bolster conditions using the increasingly harsh.Therefore, studying under heavy haul bolster structure and performance has become particularly important. The current development status at home and abroad through the heavy haul transportation understanding, anal
ysis of the structure characteristics and performance of the existing heavy truck frame at home and abroad to .The first of China's 30t axle load bogie structure selection, initially identified the basic structure frame of the axle load 30t China steering. The focus of the steering structure bolster frame of independent design and analysis.
Use SolidWorks to set up 30t axle load truck steering frame bolster 3D model, and introduces the structure characteristics and design steps of steering frame bolster, including the outer and inner rib plate thickness, drains, drain sand hole technology of hole, bolster wedge, a side bearing pedestal, spring seat, center plate position, swing hanger lug. Then the bolster the finite element stress analysis, then bolster weak place and determined according to the analysis results, the final design can meet the strength requirements, and has enough fatigue performance of the bogie bolster.
Key words: heavy-duty freight car; Bogie;Bogie Bolster; Design;The finite element analysis
目录
1 绪论------------------------------------------------------------------------------------------------- 1
1.1 选题背景---------------------------------------------------------------------------------- 1
1.2 国外重载车辆的现状------------------------------------------------------------------- 1
1.3 我国近年来重载车辆现状------------------------------------------------------------- 2
1.4 本文主要工作---------------------------------------------------------------------------- 2
2 国内外大轴重转向架的现状------------------------------------------------------------------- 3
2.1 国外大轴重转向架---------------------------------------------------------------------- 3
2.2 我国国内及出口大轴重转向架 ------------------------------------------------------ 5
3 转向架的结构选型------------------------------------------------------------------------------- 8
3.1 转向架选型原则------------------------------------------------------------------------- 8
3.2 转向架结构特点------------------------------------------------------------------------- 8
4 转向架摇枕的设计------------------------------------------------------------------------------10
4.1 大轴重转向架载重分析和损伤部位探究 -----------------------------------------10
4.2 转向架摇枕的三维结构设计 --------------------------------------------------------12
4.2.1 总体结构设计------------------------------------------------------------------12
4.2.2 外壁和内部筋板厚度的设计 -----------------------------------------------13
4.2.3 排水口、漏沙孔等工艺孔的设计 -----------------------------------------14
4.2.4 摇枕斜楔的设计---------------------------------------------------------------15
4.2.5 旁承台座的设计---------------------------------------------------------------16
4.2.6 弹簧承台的设计---------------------------------------------------------------17
4.2.7 心盘部位的设计---------------------------------------------------------------17
4.2.8 摇枕吊耳的设计---------------------------------------------------------------18
4.2.9 棱角的圆弧过渡设计 --------------------------------------------------------19
5 转向架摇枕的有限元分析---------------------------------------------------------------------21
5.1.1 有限元求解问题的思路及方法 --------------------------------------------21
5.1.2 转向架摇枕承受载荷情况分析 --------------------------------------------22
5.1.3 转向架摇枕使用Simulation进行有限元分析---------------------------23
5.1.4 转向架改进措施---------------------------------------------------------------27
5.1.5 本章小结------------------------------------------------------------------------27
结论 ---------------------------------------------------------------------------------------------------28 致谢 ---------------------------------------------------------------------------------------------------29 参考文献---------------------------------------------------------------------------------------------30
1  绪论
1.1 选题背景
我们国家自从改革开放到现在，随着国民经济的一直深入的发展和人民生活水平的显著提高，我们对货物运输效率的要求也是越来越高了。由于我国国土面积的广阔，长期以来我国铁路运输以其运量大、能耗低、运价低廉的显著优势在货运方面一直处于不能缺少的地位，是我国最重要的货物运输方式之一。而其中重载货运就是我国铁路当前发展中的重要方向，研发出新一代大轴重专用和通用货车就是“十二五”期间铁路货车技术的很重要的发展目标。
但是，从总体来讲我国铁路运输技术还远远不能满足我国国民经济发展的需求，和发达国家相比来讲仍然存在很大的差距。自20世纪50年代以来，重载铁路运输通过其运能大、效率高、运输成本低的各种特点而受到世界各国的广泛重视，尤其是在一些地域辽阔、物资丰富，煤和矿石等大量货物运量占有很大比重的国家，例如美国、南非、加拿大、巴西、澳大利亚等，重载货运的发展尤其迅速。在20世纪60年代中后期，重载运输开始取得实质性的进展。20世纪80年代之后，随着材料、计算机控制、工艺和信息技术等现代高新的技术在车辆上的广泛应用，铁路的重载运输技术以及装备水平都在不断提高，重载列车的牵引重量也有非常大的提高[]1。
1.2 国外重载车辆的现状中国汽车报
表1.1国外重载货车大轴重转向架的应用情况
国家美国加拿大澳大利亚南非巴西俄罗斯
转向架类型
Barber
Ride
control
Barber s-2
Ride
control
Ride
control
Scheffel
Barber
Ride
control
18-578
18-579
轴重32.4、32.7529.8、32.4332.5、35.726-3039.8、32.525、30轨距（mm）14351435143616071607、16001520
牵引重量（t）12000-2000
12000-20008000-20000
20000-2200
21000-3200
85000
速度（km）60-8060-6560-8050-6050-60--
线路代表BNSF,UPCSX DP,CN BHP,QR Orex Rechar CVRD LKAB
运营里程
(km)
19.20万  4.7万462/1600861/627892/905540
线路类型准轨准轨准轨、窄轨窄轨、电气宽轨、准轨准轨重载运输在美国、加拿大、澳大利亚、南非和巴西等国家得到较为广泛的应用，瑞典及俄罗斯、德国、法国、挪威等欧洲国家也正在应用重载运输。这些国家的重载运输