بررسی تاثیر پارامترهای موثر بر عمر خستگی اتصال جوش بازوی گیربکس لوکوموتیو به بدنه بوژی با استفاده از مدل المان محدود صحه گذاری شده با نتایج تجربی

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی و فناوریهای نوین، دانشگاه صنایع و معادن ایران، تهران، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

چکیده

در سیستم محرکه لوکوموتیوهای قطارهای برون شهری وظیفه‌ی نگهداری گیربکس و اتصال آن به بدنه‌ی بوژی بر عهده‌ی بازوی گیربکس است. این بازو یک قطعه‌ی ریختگی است که از طرفی توسط جوش به بدنه‌ی بوژی متصل شده است و از سمت دیگر گیربکس را نگه داشته است. این قطعه در مسیر‌های رفت و برگشت تحت تنش‌های متناوب قرار می‌گیرد و پدیده خستگی در آن بوجود می‌آید. در این مقاله هدف بررسی اثر پارامترهای موثر بر عمر خستگی بازوی گیربکس لوکوموتیو می‌باشد. طول خط جوش ، جنس و ضخامت بازو از جمله پارامترهای اساسی طراحی بازو به‌شمار می‌آیند. مدل المان محدود برای تخمین عمر خستگی ایجاد شده است. عمر خستگی از مدل المان محدود و با کمک نرم افزار اف‌ای‌سیف محاسبه شده است. جهت ارزیابی هر یک از پارامترها در تخمین میزان عمر خستگی بازو از روش طرح عاملی کامل در طراحی آزمایش استفاده شد. آزمایش‌ها مطابق طراحی آزمایش انجام شدند. طبق نتایج حاصل طول خط جوش بیشترین تاثیر را بر روی عمر خستگی دارد و پس از آن ضخامت و در آخر تغییرات جنس باعث تغییر عمر خستگی بازوی گیربکس می‌شوند. همچنین عمر خستگی مناسب ناشی از انتخاب مناسب پارامتر‌ها برابر با 306762 سیکل می‌باشد که با مقایسه با مدل اولیه با عمر 234609 سیکل، 45/30% بهبود یافته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Luo RK, Gabbitas BL, Brickle BV (1996) Dynamic stress analysis of an open-shaped railway bogie frame. Eng Fail Anal 3(1): 53-64.

[2] Sun YQ, Dhanasekar M (2002) A dynamic model for the vertical interaction of the rail track and wagon system. Int J Solids Struct 39(5): 1337-1359.

[3] Zhang W, Wu P, Wu X, Zeng J (2006) An investigation into structural failures of chinese high-speed trains. Eng Fail Anal 13(3): 427-441.

[4] Desimone H, Beretta S (2006) Mechanisms of mixed mode fatigue crack propagation at rail butt-welds. Int J Fatigue 28(5-6): 635-642.

[5] Asadi Lari A, Kapoor A (2008) An investigation to the influence of bogie direction reversal on equalizing rail vehicle wheel wear. Wear 265(1-2): 65-71.

[6] Lučanin VJ, Simić GŽ, Milković DD, Ćuprić NL, Golubović SD (2010) Calculated and experimental analysis of cause of the appearance of cracks in the running bogie frame of diesel multiple units of Serbian railways. Eng Fail Anal 17(1): 236-248.

[7] Kim JS, Yoon HJ (2011) Structural behaviors of a GFRP composite bogie frame for urban subway trains under critical load conditions. Procedia Eng 10: 2375-2380.

[8] Fu D, Wang W, Dong L (2015) Analysis on the fatigue cracks in the bogie frame. Eng Fail Anal 58(1): 307-319.

[9] Li J, Wang J, Li X, Yang J, Wang H (2015) The experiment study for fatigue strength of bogie frame of Beijing subway vehicle under overload situation. TOMEJ 9: 260-265.

[10] Yang J, Yang M, Li X, Wang X (2015) Strength analysis and experiment of high speed railway gearbox bracket. TOMEJ 9: 266-270.

[11] China steel suppliers, Longhai special steel, Copyright Notice © 1999-2012, Steelgr.com.

[12] Database of Steel and Alloy (Marochnik) © 2003 – 2016, All rights reserved.

[13] Sorex Welding Co., Ltd. No.68, Ln 358, Sec. 2,Wenhua Rd., Rende Dist., Tainan City 717, Taiwan.

[14] NTN Corporation (2014) Bearing load calculation. In: Ball and roller bearings.

[15] Fe-safe documentation and user-manual, safe technology limited.

[16] Andreas steimel electric traction - motive power and energy supply: Basics and practical experience oldenbourg industrieverlag (2008) Chapter 6, Induction traction motors and their control.

[17] Gurney TR (1995) Thickness effect in ‘relatively thin welded joints’. The Welding Institute Abington Hall, Abington, Cambridge CB1 6AL.

[18] Mahendran M (1996) The modulus of elasticity of steel - is it 200 GPa. Thirteenth International Specialty Conference on Cold-Formed Steel Structures, Missouri S&T. Louis, Missouri 641-648.

[19] ZOLLERN Steel Profiles, ZOLLERN GmbH & Co. KG, Germany. www.zollern.com

[20] Budynas RG, Nisbett JK, Shigley JE (2011) Shigley's mechanical engineering design. McGraw-Hill, New York.