04高速轨道扣件系统受力状况分析及优化-机械毕业设计资料

3.0 闻远设计 2024-08-16 97 4 4.24MB 43 页 45光币

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高速轨道扣件系统受力状况分析及优化

摘要

高速轨道扣件系统是轨件的固定系统，是轨道运行平稳的重要组件，是钢轨

与轨下基础间的联接部件，将钢轨直接固定于轨下基础之上，以保持轨距和限

制钢轨的纵、横向位移，确保轨道结构的稳定，其性能直接影响轨道的安全性、

平顺性和乘车舒适性，分析其受力情况和优化设计对于维护道岔的使用有重要

意义。

本研究旨在通过对高速轨道扣件系统的受力状况进行分析，深入了解扣件系

统的工作原理和应力分布规律，找出扣件系统在不同载荷作用下的应力分布规

律，以现行高铁中广泛使用的Ⅱ型轨枕扣件为研究对象，对扣件系统的安装过

程进行深入研究，考虑到安装过程中可能出现螺栓松动和弹条偏转工况，并对

这些失效工况建立其不同损伤程度的扣件系统荷载分析模型，为扣件系统的优

化设计提供理论依据和技术支持。

本文研究成果可直接应用于高速轨道扣件系统的设计和制造，提高扣件系统

的疲劳寿命和可靠性，保障高速列车的安全运行，可为轨道交通行业的技术进

步提供参考，推动轨道扣件系统的国产化和自主创新，为高速铁轨扣件系统弹

条安装及后续研究提供参考。

关键词：高速轨道；扣件系统；受力状况；结构优化；有限元分析

Abstract

The high-speed rail fastening system is a fixed system of rail components, an

important component for smooth track operation, and a connecting component

between the steel rail and the foundation under the rail. The steel rail is directly fixed

on the foundation under the rail to maintain the gauge and limit the longitudinal and

transverse displacement of the steel rail, ensuring the stability of the track structure.

Its performance directly affects the safety, smoothness, and riding comfort of the

track, Analyzing its stress situation and optimizing design are of great significance for

maintaining the use of turnouts.

The aim of this study is to analyze the stress conditions of the high-speed rail

fastening system, gain a deeper understanding of the working principle and stress

distribution law of the fastening system, and identify the stress distribution law of the

fastening system under different loads. Taking the widely used type II rail sleeper

fasteners in the current high-speed rail as the research object, the installation process

of the fastening system is studied in depth, taking into account the possibility of bolt

loosening and spring bar deflection during the installation process, And establish load

analysis models for fastener systems with different degrees of damage for these

failure conditions, providing theoretical basis and technical support for the

optimization design of fastener systems.

The research results of this article can be directly applied to the design and

manufacturing of high-speed rail fastening systems, improving the fatigue life and

reliability of fastening systems, ensuring the safe operation of high-speed trains,

providing reference for technological progress in the rail transit industry, promoting

the localization and independent innovation of rail fastening systems, and providing

reference for the installation of spring bars in high-speed rail fastening systems and

subsequent research.

Keywords: High-speed rail; Fastener system; Force condition; Structural

optimization; Finite element analysis

目 录
第一章 绪 论................................................................................................................1
1 研究背景...........................................................................................................1
2 国内外研究现状...............................................................................................2
2.1 国内研究现状.........................................................................................2
2.2 国外研究现状分析.................................................................................3
3 本文研究内容...................................................................................................4
第二章 扣件系统的分析..............................................................................................6
1 结构特点与设计要求.......................................................................................6
2 工作原理...........................................................................................................6
3 存在的主要问题...............................................................................................7
第三章 扣件系统的结构分析......................................................................................9
1 扣件系统的结构设计.......................................................................................9
1.1 弹条的结构优化.....................................................................................9
1.2 铁距挡块的结构优化...........................................................................10
1.3 轨下垫板的结构优化...........................................................................10
2 轨道结构的受力分析.....................................................................................11
2.1 主要参数分析.......................................................................................12
2.2 单轮载受力计算...................................................................................13
2.3 轨道强度动力计算...............................................................................14
3 本章小结.........................................................................................................16
第四章 ANSYS 有限元分析简介..............................................................................17
1 ANSYS workbench 简介................................................................................17
2 基于 Solidworks 的交互.................................................................................19
3 模态分析基本理论.........................................................................................20
4 本章小节.........................................................................................................21
第五章 扣件系统的有限元分析................................................................................22
1 扣件系统的静力学分析.................................................................................22
1.1 前处理...................................................................................................22

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I高速轨道扣件系统受力状况分析及优化摘要高速轨道扣件系统是轨件的固定系统，是轨道运行平稳的重要组件，是钢轨与轨下基础间的联接部件，将钢轨直接固定于轨下基础之上，以保持轨距和限制钢轨的纵、横向位移，确保轨道结构的稳定，其性能直接影响轨道的安全性、平顺性和乘车舒适性，分析其受力情况和优化设计对于维护道岔的使用有重要意义。本研究旨在通过对高速轨道扣件系统的受力状况进行分析，深入了解扣件系统的工作原理和应力分布规律，找出扣件系统在不同载荷作用下的应力分布规律，以现行高铁中广泛使用的Ⅱ型轨枕扣件为研究对象，对扣件系统的安装过程进行深入研究，考虑到安装过程中可能出现螺栓松动和弹条偏转工况，并对这些失效工况...

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