CRH3型动车组车轮的疲劳寿命分析

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CRH3型动车组解析

CRH3型动车组
CRH3C型电力动车组采用动力分布式，每列8节编组，4动4拖（T+M+M+T+T+M+M+T），最高运营速度达350km/h。列车设有一等座车（ZY）1辆、二等座车（ZE）6辆和带酒吧的二等座车（ZEC）一辆。其中一等车内座椅2+2方式布置，二等车以2+3方式布置。除了带酒吧的二等座车外，其他车厢所有座位均能旋转。首尾的头车设有司机室，可双向驾驶，一等车和酒吧车在最中间，全列车定员557人。头车长度20.7m，中间车长度25m，车体宽度3.3m，车体高度3.89m，列车总长200.67m，适应站台高度1.25m。
车钩三态
三态作用原理为了实现车钩连挂或摘钩，使车辆连接或分离，车钩具有闭锁、和全开三态作用位置。闭锁位置车辆连挂后，两个车钩必须处于闭锁位置才能传递牵引力。此时锁铁处于最低位置，锁铁后坐锁面坐落在钩舌推铁锁座上，钩舌尾部受锁铁阻挡，而锁铁的另一侧受钩腔内壁阻。
开锁位置两连挂着的车辆欲分开时，必须有一个车钩处于开锁位置。提起车钩提杆，下锁销转轴转动带动锁铁上升到一定的高度，放下车钩提杆，锁铁开锁坐锁面停留在钩舌推铁锁座上。此时钩舌不能自动打开，如果钩舌受到牵引力就能绕钩舌销转动。车钩处于开锁位置。
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CRH3型动车装配三种车钩，分别为；自动车钩:每节车头（EC01/ECO8）的前舱均有一个左右前车罩和一个左右自动车钩。半永久车钩：每辆头车的前端和每辆中间车辆的车端配有半永久性车钩，其作用为吸收超出规定的分离力（如出现严重冲击和碰撞）时耗散能量，以保安全。过度车钩：每个动车组在头等车（FC05）的地板下方位置存放一个备用紧急救援车钩，用以其他机车牵引/拖拽CRH3车组。

CRH3型动车组转向架轮对更换工艺浅析

CRH3型动车组转向架轮对更换工艺浅析摘要：随着我国经济体制的改革和发展，铁路客运面临着巨大的考验，CRH3型动车组的研制成功，极大的缓解了客运交通压力。

但随着动车组运营运营里程不断增加以及试验研究需要，轮对需在不落转向架的情况下进行更换。

由于工艺流程复杂，在动车所、车辆段更换轮对时不仅消耗了大量的人力和物力，还会影响动车组的正常运营，造成晚点等事故。

文章简要介绍了CRH3型动车组转向架轮对更换工艺流程，分析了更换轮对过程需要注意的问题，以提高轮对更换质量及效率。

关键词：CRH3型动车组；转向架：轮对更换中图分类号：U279.4文献标识码：A1、概述CRH3型动车组原型为德国铁路的ICE3动车组，通过引进先进技术并吸收的方式，由中车唐山机车车辆有限公司首先实现国产化，于2008年正式上线运行[1]。

随着动车组运行里程的增加，车轮磨耗也逐渐增大，当车轮磨耗到限时就需要更换轮对。

同时，车轮损伤、齿轮箱故障以及试验研究等方面的因素也可能导致轮对的更换。

由于更换时间紧张，只能在整车不落转向架的情况下进行轮对更换工作，即轮对更换时转向架与车体不分离，轮对与构架分离。

因此要保证轮对更换的工艺方法成熟、可靠。

2、CRH3型动车组转向架结构特点2.1结构特点CRH3型动车组转向架采用轴箱转臂定位，一系悬挂是螺旋弹簧加垂向减振器，二系悬挂为空气弹簧直接支撑车体，在车体和转向架之间装有抗蛇行减振器，采用Z型拉杆牵引装置[2]。

2.2技术参数表1 CRH3型动车组转向架主要技术参数3、轮对更换工艺流程由于动车组转向架结构复杂，并且零部件及附属装置较多，在进行轮对更换时需要考虑工艺的可行性及合理性。

通过对转向架结构进行分析发现更换轮对需要将轮对组成与构架及车体分离，因此对轮对更换工艺流程进行了制定。

同时，动车组轮对更换需要在具有落轮机、地坑以及牵引车的检修库中进行，通过单个转向架架车拆除轮对的方式将指定轮对进行更换。

3.1轮对与转向架分离3.1.1车位调整利用牵引车将动车组牵引至落轮地坑处，调整转向架车轮至落轮机轨道标记线处，将轮对用止轮器固定。

CRH3概述

地板面距轨面的高度
供电制式
1260 mm
25 kV / 50 Hz
20
最大再生制动功率最高运营速度最高试验速度
适应站台高度
8000 kW 300 km/h （在15 km/h逆风时，剩余加速度为 0,05 m/s² ） 330 km/h （在15 km/h逆风时，剩余加速度为0） 350 km/h（在不逆风，无剩余加速度和新轮的情况下） 1250 mm（站台边缘到轨道中心线的距离） 1000 mm
2
Technology/技术
Locomotivehauled trains 机车牵引列车
Push-pull train evolution
(e.g. thyristor GTO)
Revolution
PP EMU
EMU evolution / 电力动车组演变
(e.g. 350 km/h, adherence to TSI, GTO IGBT, ETCS) Velaro CN
11
牵引系统与Velaro E动车组基本相同，牵引功率相同为 8800kw,牵引部件分散配置在6辆车上。主变压器设计成单制式的变压器，容量为5.6MVA，与Velaro E动车组不同的是它取消了辅助绕组。主变压器采用强迫导向油循环风冷方式，当变压器冷却系统的风机故障时，车辆的可用牵引力只减少 25%。牵引变流器采用结构紧凑，易于运用和检修的模块化结构，相模块采用的半导体元件是IGBT。辅助供电系统采用列车线供电方式，由分散布置在若干车厢的各电源设备向干线供电。车辆的车载电源的电力是通过牵引变流器的直流环节获得的。静止辅助变流器（ACU）把直流电转换为车辆的车载电源系统的三相交流电。网络控制系统由列车控制微机网络系统完成信息传输功能。列车控制网络系统由两级传输组成：MVB和WTB。列车通信和控制微机网络系统应为车载分布式计算机网络系统。可由多级网络构成。通讯协议基本上基于标准VIC556和 IEC61375-1：1999。

CRH3型动车组油压减振器检修流程分析

CRH3型动车组油压减振器检修流程分析CRH3型动车组油压减振器是该型号列车中的一个重要部件，能够对车辆运行中的震动和冲击进行有效的减震和缓冲，保证了列车的安全和舒适性。

然而，随着使用时间的增加，油压减振器也会出现一些问题和损坏，因此需要通过检修和维护来确保其正常运行。

下面将对CRH3型动车组油压减振器的检修流程进行分析。

一、检查前的准备工作1.1 准备检修工具和设备检查前需要确保检修车间的工具和设备完整，并按照要求进行维护和保养。

主要需要准备如下工具和设备：（1）随车工具箱：主要包括螺丝刀、扳手、钳子、量具等基本工具。

（2）压力表：用于检测油压减振器的压力是否在正常范围内。

（3）清洗设备：包括清洗溶剂和清洗工具等。

（4）维修手册和说明书：用于查阅油压减振器的结构和工作原理，以及维修和调整的方法和流程。

1.2 确定检修计划和作业场所在检查前需要确定检修计划和作业场所，以确保工作的顺利进行。

具体的检修计划包括检修的时间、范围、检查项等，作业场所需要满足检修要求，如宽敞明亮、通风良好、干燥清洁等。

1.3 检查安全措施在进行检修前需要进行安全检查，并确定遵守工作安全条例和规范。

检查安全措施主要包括以下几个方面：（1）确认检修区域是否安全，排除危险因素。

（2）确认工具和设备是否完好，并使用正确规范。

（3）确认操作人员的身体状况和安全意识，以及穿戴个人防护装备。

二、油压减振器的检修流程2.1 分解减振器首先需要将油压减振器分解，并清洗各部件。

具体步骤如下：（1）卸下减振器，并放在工作台上。

（2）用螺丝刀和扳手将减振器拆解，逐层分解各部件，并注意标识各零部件的位置和数量。

（3）清洗各部件，包括减振器壳体、活塞、密封垫等，使用清洗溶剂和清洗工具进行清洗，必要时可以使用专业清洗设备。

（4）检查各部件是否存在损坏、磨损、腐蚀等情况，并记录。

2.2 更换零部件在清洗和检查完各部件后，需要根据检查结果更换有损坏的零部件，确保油压减振器的正常运转。

动车组转向架构架疲劳强度及寿命分析

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.。

我国动车组车轮和车轴技术综述(上)

2021年4月（总第414期）·38·研究与交流STUDY AND COMMUNICATIONS第49卷Vol.49第4期No.4铁道技术监督RAILWAY QUALITY CONTROL收稿日期：2020-07-05基金项目：中国铁道科学研究院集团有限公司基金（2019YJ101）作者简介：张澎湃，副研究员；张关震，副研究员；吴毅，副研究员；张弘，研究员；张斌，研究员我国动车组车轮和车轴技术综述（上）张澎湃，张关震，吴毅，张弘，张斌（中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学研究所，北京100081）摘要：介绍国内CRH1，CRH2，CRH3，CRH5，CR300AF/BF ，CR400AF/BF 既有动车组车轮、车轴材料性能，分析国内既有各型动车组车轮和车轴在结构形状、尺寸和制动方式等方面差异。

对比分析结果表明，既有动车组车轮和车轴，无论是进口产品还是自主研发产品，其成分体系、材料微观组织结构、力学性能等，均为中碳钢材料，具备有条件下互换的可行性。

关键词：动车组；车轮；车轴；材料；结构；综述中图分类号：U260.331.1文献标识码：C文章编号：1006-9178（2021）04-0038-04Abstract ：The material properties of wheels and axles of CRH1,CRH2,CRH3,CRH5,CR300AF/BF and CR400AF/BF existing EMU/DMUs in China are introduced and the differences in structural shape,size and braking mode of wheels and axles of various existing EMU/DMUs in China are analyzed.The comparative analysis results show that the components,material microstructure,mechanical properties of the existing EMU/DMU wheels and axles,whetherimported or self-developed,are all medium carbon steel,which is feasible for interchange under certain conditions.Keywords ：EMU/DMU;Wheel;Axle;Material;Structure;Overview0引言动车组是高效运输工具，以其灵活、方便、快捷、安全、可靠、舒适的特点，备受世界各国青睐。

CRH3型动车组检修质量管理分析

CRH3 型动车组检修质量管理分析摘要：铁路是国民经济大动脉、关键基础设施和重大民生工程，依据中长期铁路网规划，新时期八纵八横高速铁路网到2020年高速铁路突破3万公里，随着铁路线路的拓展扩建，运营高速动车组市场需求量也将大幅增多，随着里程、线路的增加，不同地域、环境的市场多样化需求，如何在客户导向引领下保障运营车辆的安全、舒适度、准点率成为高速动车组检修工作中必须直面的课题。

本文主要针对高速动车组检修工作质量管理进行剖析，发掘痛点难点，保证第一次就把事情做对，检修车辆零缺陷，为高速动车组安全运营提供保障。

关键词：高速动车组质量管理检修质量客户导向一、动车组概况简介从世界高速列车发展形态来分析，高速铁路及高速动车组历经了三个大的发展阶段，从最初的初步运营到中期的铁路线路拓展再到现如今的快速发展。

其中中国高速动车组发展经历了引进外来技术、吸收并深度融合、创新发展到现如今依据客户需求柔性化定制几个阶段，根据不同地域、线路、环境市场需求，客户导向引领高速动车组设计时速为250KM/小时、300KM/小时、350KM/小时几种类型。

高速动车组主要由车体、转向架、车端连接装置、制动装置、车辆内部设备设施、牵引动力系统、辅助供电系统7部分组成。

以运营里程数和运营时间作为定期维修的依据，只要运营车辆到了预先设计的规定期限，不管其状态如何，都要按照设计要求进行检修工作，这属于强制性的预防维修,预防维修主要分三个维修等级，其中三级修主要对车体走行部、车下设备舱部位进行重点检修，其他部位只进行状态检修和功能性验证；四五级修主要针对车体走行部、车下大部件、车端连接、车顶高压进行全面检修以保证动车组平稳运营。

穿插在定期维修期间，在车辆运营过程中会对车辆进行状态修，状态修主要是车辆实时状态情况来确定，它主要是通过检查、测试确保车辆各设备、零部件状态良好、功能正常，状态修是依据不断定量分析和检查设备参数来决定是否需要深度检修。

CRH_3型动车组动力车轴及轮对动力学仿真分析

算出前三十阶固有频率及相应主振型，从而为承受动态
这里ｎ段轴的转角分别由单位弯矩引起的影响系数是ｚ／（ＥＤ，由单位剪力引起的影响系数是￡／２・（ＥＤ；ｎ段轴的位移分别由单位弯矩引起的影响系数是ｌ／２
进入共振区而发生共振现象，导致挠性变形过大；而轮
：
厂
对的变形以及由动力车轴传递的变形，会影响列车曲线通过性能。许多学者对ＣＲＨ。型动车组车体刚度、车体结构强度＿２］、以及转向架疲劳强度等方面进行了研究。本文拟进行动力车轴及轮对模型的动力学模态分析，计
ＣＲＨ。型动车组驱动装置动力车轴及轮对间采用过
盈配合连接，为便于进行理论分析，暂将左右车轮简化成质量点。动力车轴传递动力时，主要产生横向振动和扭转振动。动态下的弹性变形导致车轴在转动时产生的惯性力是使车轴产生横向振动的主要原因，当此工作转速频率与传动轴的固有频率相同时，便会发生横向共振。本文采用传递矩阵法分析轴的横向振动，包含两个位移分量：挠度Ｙ与转角；两个载荷分量：剪力Ｆ口
应各个方向上产生的位移。
一
，卜
该动力车轴作为传递动力和运动的重要元件，由于
＋一＋去一
＋一
ｆ

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第１２期
李树林等：ＲＣＨ３型动车组车轮的疲劳寿命分析
２９２
３车轮载荷工况
依据ＵＣ５０５准对ＣＨ３型车轮进行疲劳强度分析，Ｉ１— 标Ｒ
２６Ｐ；ＯＧａ泊松比ｖＯ９密度ｐ７８１ｇ定义其为各向同性＝．；２＝．ｘ０ｋ／；ｍ
》ｃｒｎｎｎｏｏｔｎｎ．ｕｉｓａａｌｉｒｉｌｐｒｏｏｈｔｉｆｕｔｍｉｅａｅｍｔｉｕｉｈｓｔｌｂｐａｔａｓｏｅｉｔａ．ｉａｔｃｏｙｆｒａｔｉｕｅｎｃｃｒＴｖｔｆａｎｅｒｎ
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采用有限元崩玫值模拟了运行状态下车轮的应力变化规律，方面的问题表现的越来越突出，要确保列车的行车安全，就必须工况，对车轮的可靠性和疲劳寿命提出更高的要求。在吸取国内外经验进行了车轮疲劳强度评定。—些科研人员喂出了主动轮和从动轮车的基础上，展开对我国ＣＨ３Ｒ动车组车轮疲劳强度的研究。当量静应力及疲劳应力计算方法。
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我国铁路全面展开了第６次大提速后，高速动车组的开行
员于国际铁路联盟相关标准，确定了国产中华之星动力车车轮强度分析的计算载荷工况，建立了车轮有限元模型，模拟了运行状态下
对车轮强度进行分析。一些科研人员［基于５１使我国跻身世界高速铁路行列【车轮是保证高速动车组安全运的车轮应力分布规律，ｌＪ，Ｉ５Ｏ３１确定了车轮疲劳强度分析的计算载荷行的关键走行部部件。在动车组高速化发展的同时，车轮可靠度ＵＣ＿规程和热负荷试验，
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【要】真实计算动车组车摘为了轮疲劳寿在分析国内命，外车轮相关标准的基础上，提出了利用ｉ
》车轮静强度分析和有限元名义应力方法的高速动车组车轮强度的分析方法。基于ＵＣ１— 标准，Ｉ５０５确定《
；了车轮强度分析的计算载荷工况，利用有限元静强度分析方法对ＣＨＲ３型动车组车轮进行疲劳强度评ｊｌ价，结果表明机械载荷工况下车轮强度满足要求；最后基于线性损伤累积法则，利用有限元名义应力方：》法和ＡｓｓＯＫＥｃＮＹＲＢＮＨ得出车轮的疲劳寿命预测图及安全系数图，计算结果满足疲劳寿命要求，《｝为动车组的安全性维护提供了理论依据，对动车组的安全运行有极强的实际应用价值。；；关键词：动车组；；车轮有限元；疲劳寿命２
以Ｒ车车轮设计分析此车轮的疲劳强度的分析方法研究很重要。据此，ＣＨ３型动提出了利用车轮静强度分析和有限元名义评定办法》规定了唧计算载荷和工况，采用了安全系比寝ｉ定办法。车组车轮为研究对象，数平应力方法的高速动车组车轮强度的分析方法，对动车组车轮在京２２国内车轮相关研究Ｉ
机械设计与制造
ＭａｈｎｒＤｅｉｎｃｉｅｙｓｇ
文章编号：０１１１ — ２８０１
第１２期
２１年ｌ０１２月
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Ｍａｕａｔｒｎｆｃｕｅ
ＣＨ型动车组车轮的疲劳寿命分析术Ｒ３
ｌｉｗｅｌｂｔｉｎｈｈｅｓｉｓｅｇｈａａｓｄｆｉｌｍｎｎｍｉａｓｅｓｔｏｈｎｔｅｎｈｅ，ｙｕｉｉｇｔｅｅｌｔｃｔｎｌｉａｉｔｅｅｔｏｎｒｓｍｈｄＴｅ璐一２ｌｚｗａｒｔｎｙｓｔｎｎｅｅｌｔｅｈ
Ａｒ９Ｍａ美国ＡＲｃ２０Ｐ。＜Ａ标准Ｓ６０８（－６－３－－（￣
国内对车轮的研究较少，没有相关的标准和规程。一些科研＾津运营专线运行状态进行疲劳强度分析。
★ 来稿日：１２２ ★基金项目：十二五” 期２卜０—００ “ 国家科技支撑计划重大项目资助（０１Ａ０Ｂ０，２１ＢＧ１０）北京建筑工程学院博士启动基金（００１０）１１０７４太原市科技明星项目资助（０９１０）山西省优秀青年学术带头人项目（０８０６２０００９，２０１６）
２国内外车轮的强度标准与分析方法
２１国外车轮强度标准．
国际铁路联盟组织的ｕＣｌ＿闭Ｉ５ｏ５规定在车轮强度检验时，静
２３分析方法．
国内车轮强度的研究中针对高速动车组车轮的研究较少，也没有进行车轮疲劳强度评估的研究。ＣＨＲ３型动车组在京津高
由于其时速较高，车轮负荷条件经常变化，加上强度的要求为：ｏＭｉｓＶｎｓ应力必须小于弹性极限；车轮轮心已加工速专线上的运营，ｅ因的动应力全幅值Ａｒ３０Ｐ，车轮轮心未加工的动应力全幅值轨道的不平顺等因素的影响，使车轮承受着复杂的随机载荷，￣６Ｍａ＜
结构材料。车轮在直线工况下、曲线工况下、道岔工况下的应力分布
将载荷等效为垂向力和横向力，位置如图１所示。直线、曲线和道
岔３种工况的载荷值为：
图，４如图所示。由图４可得车轮在３种工况下的最大应力分别为：１４１ａ１１７Ｍａ２５２ａ均小于其弹性极限３１ａ７．ＭＰ，８．６Ｐ，０．ＭＰ，９６２９ＭＰ。车轮的静强度满足设计要求。
（）尸一１５ｇ一０２１ＮＨ＝１直线｛ｌ．Ｑ＝１４３．０２３
（）２曲线｛２．Ｑ＝１２１Ｎ２０Ｑ＝８６．尸一１５ｇ一０３．Ｈ－．ｇ５３９Ｎ２４３－７５
》ｔｎ；ｉｌｓｄｏｅｌｅｕｕｔｅｄｍｇｗｃａｓｒｒｉｉｆｉｅＱｆｈｅａｄ《ｉｓＦａｙａｅｔｎａｃｍｌｉａａｅｌ，ｒｆｐｅｃｎａｇ厂ｗｅｌｏｎｌｂｎｈｉｒａｖａｈｔｏｄｔｇｔｕ２ｅｎ；ｇｒｓｅｆｃｒｅｏｔｎｄｂｄｐｉｏｉｌｔｓｆｉｌｎｍｔｄａｄＡＳＳＷＯＫ－｛ｉｆｙｏａｆｕｅａｔａｔｂｉｙａｏｔｇｎｍｎｒｓｎｅｅｍｔｅｏｎＮＹ／ＲｒａｅｎａｓｅｔｅｈｉｅｌＢＮＨ，ｈｈｅｕｓａｕｅｅｔｑｉｍｎｆｉｅｉｄｒｉ口ｈｏｔａｂｉｏｓ－２ＥＣｗｉｓｌｌｌｄｔｅｅｕｅｔｏａｇｅｎｐｏｄｔｅｒｉｌａｓｒｅｃｒｔｃｃａｍｒｒｅｓｔｕｌａｔｅｈｆｆｖｅｅｃｆｓ