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現(xiàn)代輔助設(shè)備在轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用
機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯
現(xiàn)代輔助設(shè)備在轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用
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學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院
專(zhuān) 業(yè)： 車(chē)輛工程
學(xué) 生 姓 名： 趙毅
學(xué) 號(hào)： 201104209
指 導(dǎo) 教 師： 商躍進(jìn)
完 成 日 期： 2015年4月19日
蘭州交通大學(xué)
Lanzhou Jiaotong University
現(xiàn)代輔助設(shè)備在轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用
By A. W. Manser, B.Sc. (Eng.) (Member)
本文對(duì)地鐵動(dòng)車(chē)和拖車(chē)轉(zhuǎn)向架進(jìn)行了說(shuō)明并使用輕合金轉(zhuǎn)向架和車(chē)輛進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。
引言
雖然倫敦地鐵系統(tǒng)與主線鐵路相比可能規(guī)模比較小，但是許多機(jī)車(chē)車(chē)輛零部件的強(qiáng)度和系統(tǒng)的物理特性都有極高的要求。特別是對(duì)轉(zhuǎn)向架而言，其中，高速運(yùn)行時(shí)的加速和制動(dòng)，頻繁的停車(chē)，曲線的數(shù)量和彎曲程度，與不尋常的高負(fù)載/皮重比一起，結(jié)合而產(chǎn)生了一個(gè)在世界鐵路范圍內(nèi)同樣存在的問(wèn)題，在隧道直徑只有約12英尺的臨界空間限制的情況下，限界過(guò)小幾乎是唯一的缺點(diǎn)。
這兩種動(dòng)車(chē)和拖車(chē)轉(zhuǎn)向架，迄今為止前者在設(shè)計(jì)上明顯是更有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題，并呈現(xiàn)出以較高比率持續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)，動(dòng)車(chē)轉(zhuǎn)向架已經(jīng)成為研究的焦點(diǎn)。因此，雖然這篇論文許多結(jié)論也適用于拖車(chē)轉(zhuǎn)向架，但主要涉及的還是動(dòng)車(chē)轉(zhuǎn)向架。
轉(zhuǎn)向架的歷史
倫敦交通運(yùn)輸系統(tǒng)轉(zhuǎn)向架的歷史經(jīng)驗(yàn)可以總結(jié)為：直到近期，只有那些結(jié)構(gòu)穩(wěn)定 (重型)的轉(zhuǎn)向架在就結(jié)構(gòu)缺陷情況下有適當(dāng)擺脫困境的記錄，即便是在重量的設(shè)計(jì)上，結(jié)構(gòu)問(wèn)題自由度的獲取也是經(jīng)過(guò)大量的修正才開(kāi)始主要線路設(shè)計(jì)的基本可靠性驗(yàn)證。
在一個(gè)系統(tǒng)中，由于站間距的原因，去除信號(hào)檢查，要求平均每英里的三分之二是停止，更多的浪費(fèi)是要推動(dòng)周?chē)槐匾馁|(zhì)量。很明顯，隨著目前能源和原材料成本的提高，如輪胎和制動(dòng)塊，價(jià)錢(qián)和折舊率，車(chē)輛重量的資本化價(jià)值城市運(yùn)行中并不會(huì)考慮。
考慮到這一點(diǎn)，輕量化一直是設(shè)計(jì)者多年的目，并且出于這樣的考慮所生產(chǎn)的輕合金車(chē)輛已經(jīng)是倫敦運(yùn)輸服務(wù)的主力軍。
許多早期的嘗試輕量化的轉(zhuǎn)向架不能被視為絕對(duì)的成功，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)裂縫發(fā)生在許多位置。1930年和1939年之間的焊接技術(shù)的發(fā)展，采用全焊接設(shè)計(jì)管材動(dòng)車(chē)轉(zhuǎn)向架結(jié)合徑向橫距的實(shí)踐被視為是實(shí)現(xiàn)輕量化的重要一步。但是這種設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)是不幸的，因?yàn)橄鄬?duì)服務(wù)幾年后框架裂縫出現(xiàn)在多個(gè)位置。圖2顯示了裂紋的位置，隨著時(shí)間的推移，慢慢的被發(fā)現(xiàn)。從作為事后自作聰明的角度，現(xiàn)在這是很清楚的，問(wèn)題源于以下不利條件的組合：
圖2
（1）一些不理想的設(shè)計(jì)，因?yàn)樗袷倾T接結(jié)構(gòu)，鉚接肘管并且省略肘板，主要組成部分在臨近點(diǎn)焊接在一起。
（2）以今天的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，焊接技術(shù)的應(yīng)用是低劣的。
（3）在結(jié)構(gòu)制造后沒(méi)有消除應(yīng)力。
（4）設(shè)計(jì)強(qiáng)度不足的必須考慮在運(yùn)行時(shí)承受力量的增加，嚴(yán)重的已經(jīng)影響到性能。
雖然上面提到的前三點(diǎn)都可以深入研究，但作者希望在本文中研究第四點(diǎn)，因?yàn)檫\(yùn)行條件下記錄的應(yīng)變計(jì)測(cè)量調(diào)查的經(jīng)驗(yàn)顯示轉(zhuǎn)向架構(gòu)架在運(yùn)行中有極大的設(shè)計(jì)價(jià)值。
嘗試使用橡膠模型的技術(shù)
一種技術(shù)是近年來(lái)在橡膠模型被用來(lái)研究由一種眾所周知的方向力操作系統(tǒng)產(chǎn)生的變形類(lèi)型。該技術(shù)已經(jīng)在在諾丁漢大學(xué)最近的一篇論文中提到了。此技術(shù)似乎在揭示負(fù)載下變形的方式如此令人信服，而且結(jié)果是，在增強(qiáng)結(jié)構(gòu)上成為最有前景的手段，并且嘗試將此技術(shù)應(yīng)用于轉(zhuǎn)向架的設(shè)計(jì)。不幸的是，可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于這種類(lèi)型的結(jié)構(gòu)，這是一種在附加荷載作用下具有足夠明顯的柔性形變程度的材料，在正常重力加載下變形過(guò)量。
施加相同技術(shù)的另一種方法是通過(guò)試用薄彈簧鋼的結(jié)構(gòu)，足以承受垂向載荷不變形卻容易偏離水平面.用這種方式制成的模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)尚未任何實(shí)際的結(jié)論，圖10顯示出這種類(lèi)型的模型的輸入曲線。構(gòu)架的彎曲點(diǎn)與轉(zhuǎn)向架構(gòu)架在運(yùn)行中的裂紋點(diǎn)是重合的。倫敦交通系統(tǒng)在運(yùn)行中加載的嚴(yán)重程度在曲線中是非常重要的，在原來(lái)的系統(tǒng)，本世紀(jì)的第一個(gè)十年期間建造的大部分鐵路，可以相當(dāng)貼切描述成曲線是由幾個(gè)短直軌道連接在一起的。
圖10
此外，應(yīng)該指出的是這些舊的隧道在直線和曲線部分之間的沒(méi)有驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)換過(guò)渡，這樣不僅施加了額外的橫向加速度，而且土木工程師由于開(kāi)始在該斜面被應(yīng)用有限的速率而沒(méi)有機(jī)會(huì)來(lái)應(yīng)用正確的斜率。因此，該系統(tǒng)可以被視為是一種轉(zhuǎn)向架持久程度的測(cè)試，它不是非常的的令人驚訝，由于極大程度的減少施工，很多麻煩已在過(guò)去所遇到。
一些信心可以有，然而，現(xiàn)在認(rèn)為，這些現(xiàn)代的輔助設(shè)計(jì)，如果有需求可以使用較輕的建筑材料而且使用效果良好，但在認(rèn)知上它應(yīng)該是被有限度的使用。
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