转8A型货车转向架摇枕垂向总载荷分析*

白瑾

(兰州铁路局兰州西车辆段，甘肃兰州 730079)

0 引言

在铁路货用车辆高速发展的前提下，对车辆零部件的安全性能提出了更高的要求，作为货车转向架的关键零部件，摇枕将车体作用在下心盘上的力传递给支撑在其两端的枕簧上，另外还把转向架左右两侧架联系成一个整体，其可靠性能对机车的走行品质和安全性起着至关重要的作用［1－4］。因此，为保障行车安全，迫切需要对货车转向架摇枕进行静强度和疲劳强度的研究［5－7］。笔者利用有限元分析方法，分析了转8A型货车转向架摇枕在垂向总载荷下的薄弱部位和应力分布，为结构设计和车辆检修提供理论依据。通过使用软件对货车各零部件进行载荷分析，可以清晰的掌握该部件受力后的应力集中情况，通过对应力集中情况进行筛选，可以更加方便、准确的找到应力集中部位，这在货车进行厂修、段修时可针对这些部位有针对性的调整检修工艺或对该部位的检修制定相应的加严措施，通过这些措施的卡控和执行有效的提高货车检修作业质量，确保货车运行品质和安全性。

1 摇枕实体模型和载荷工况

如图1是转8A型货车转向架摇枕的实体模型。为适应摇枕中央部位受弯矩大、两端受弯矩较小的情况，摇枕中央的截面比两端大，使中央部位具有较大的截面模数，这种形式的摇枕称为鱼腹型摇枕。这种结构既能保证摇枕具有足够的刚度，又可以节约材料和减轻自重［8－9］。

图1 摇枕的实体模型

载荷计算时以GB/T1335－1996《铁道车辆强度及试验鉴定规范》［10］为主要依据，同时考虑实际情况予以适当调整。

摇枕载荷工况如表1所示。其中摇枕总载荷=静载荷+动载荷。

表1 摇枕载荷工况

2 结果与分析

表2为摇枕垂向总载荷工况的最大应力值、相应工况许用应力值和发生部位。图2为摇枕垂向总载荷应力分布图。经过有限元计算表明，摇枕在垂向总载荷工况，见图2(a)，即作用于心盘和旁承上的垂向总载荷下，其最大应力为161 MPa，参照TB/T1335－1996《铁道车辆强度及试验鉴定规范》，在考虑垂向总载荷和横向作用工况下，ZG230－450的许用应力为177 MPa，在许用范围之内。由图2摇枕垂向总载荷应力分布图可得，其最大应力点都在摇枕旁承断面突变处，摇枕落水孔边缘上表面处的应力也较大(图2b)。综上所述，在垂向总载荷工况下，其静强度满足TB/T1335－1996《铁道车辆强度及试验鉴定规范》要求，摇枕应力分布均合理，符合规范要求。

图2 摇枕垂向总载荷工况下应力分布图

表2 摇枕工况结果分析

图3 摇枕检修探伤重点部位

通过对比图3(a)和图3(b)可以很直观的对比得出结论，转8A型转向架摇枕的应力集中部位与摇枕在探伤检查中所规定的重点检查部位，也就是试片粘贴位置是一致的，段修规程中所要求的A、B重点部位从应力集中图可以得到相应的求证。

3 结论

依据TB/T1335－1996《铁道车辆强度及试验鉴定规范》，对转8A型货车转向架摇枕进行建模及强度分析表明。摇枕在垂向总载荷工况下作用于心盘和旁承上的最大应力点主要集中在旁承断面突变处，但是最大值均在许用应力范围内，静强度满足要求;找出了摇枕在垂向总载荷下的薄弱部位，为结构设计和优化提供理论依据。从分析可以看出转8A型转向架摇枕在重载时垂向力的分布情况，应用到货车转向架检修中，要求对转8A型转向架摇枕进行检修时，要对应力集中部位进行重点检查，从转向架翻转时对摇枕的检查到摇枕探伤作业中均要做到检查无遗漏，同时对应力集中部位探伤发现的裂纹按规定组织进行相关报废手续，严禁装车进行使用。通过对摇枕应力集中使用ANSYS软件进行系统分析，有效的求证了转8A型摇枕检修中的重点检查部位，为检修相关工艺的制定提供了有效的理论依据，这种分析方法的应用应该更加广泛的推广到货车检修的其他部件当中去，对一些尚为制定明确的检修规定而在现场作业中又发生较多的故障和问题可以及时有效的提供理论数据的支持，寻找到经济、有效、安全的解决措施和方法。

［1］ 宋凤书，曹志礼.美国铁路货车转向架技术考察报告［J］.铁道车辆，2000，172(8):14－17.

［2］ 廖志刚.铁路货车转向架运用性能分析［J］.交通运输工程，2009，25(7):1－27.

［3］ 吴 铎.高速货车转向架的发展［J］.铁道车辆，1994，26(3):6－7.

［4］ 杨爱国，邵文东.我国货车转向架的现状与发展趋势［J］.铁道车辆，2005，43(9):1－5.

［5］ 张进德，陈伯施，陈 雷.铁路货车新产品要览［M］.北京:中国铁道出版社，2002.

［6］ 阮保荣.160 km/h货车摇枕的有限元分析［J］.北京京北职业技术学院，2010，2(4):1－5.

［7］ 朱兴红.提速货车转向架关键部件疲劳寿命及可靠性研究［D］.北京:北京交通大学，2006.

［8］ 刘盛勋，赵邦华.车辆设计参考手册［M］.北京:中国铁道出版社，1988.

［9］ 刘 均.高速货车转向架结构设计与构架强度分析［J］.机械工程，2006，6(11):50.

［10］ TB/T1335－1996.铁道车辆强度及试验鉴定规范［S］.