煤炭漏斗车是铁路重载运输的核心装备,与敞车相比,采用煤炭漏斗车可以加速车辆周转,提高卸货效率,获得良好的经济效益,因此开行煤炭漏斗车是提高各国铁路煤炭运输效率的最佳选择。国际重载运输协会(IHHA)在第1 1届南非国际重载大会上明确指出,以载重、快捷、节能为优势特征的大轴重货车将成为未来重载运输的核心技术装备。在此背景下,设计开发大轴重煤炭漏斗车是必然趋势。在既有铁路线路条件的制约下,车体轻量化设计已是公认的增加载重的有效措施,而车体轻量化带来的车辆关键部件疲劳问题也日益突出,严重影响铁路运输安全。因此,开展大轴重煤炭漏斗车关键部件的疲劳研究在目前铁路重载运输技术发展中意义重大。本课题以出口澳大利亚PN公司的NHDH型大轴重煤炭漏斗车为研究对象,针对该车关键部件出现的疲劳问题,采用有限元分析、线路运行试验相结合的研究方法,对该车关键部件疲劳破坏原因及改进方案进行了深入研究,主要包括:(1)对国内外大轴重煤炭漏斗车的技术现状进行分析总结,深入调研车辆运用中出现的关键部件疲劳问题,结合车辆结构特点及运用工况条件,从仿真分析与试验研究两方面入手,制定专项的技术解决方案。(2)以NHDH型大轴重煤炭漏斗车为研究对象,依据AAR M-1001-2007《货车设计制造规范》第7章“货车的疲劳设计”(以下简称AAR标准),运用有限元分析手段,进行了正常工况下的车体疲劳强度评估,评估结果表明,车体疲劳强度满足设计要求。根据疲劳破坏部位,建立了结构的局部有限元模型,结合该部位承载的特定工况,分析特定工况下的疲劳载荷,初步分析疲劳破坏的原因,为线路运行试验技术方案的制定提供数据支撑。(3)依据仿真分析结果及车辆实际运用工况条件,制定出NHDH型大轴重煤炭漏斗车详细的线路运行试验方案,开展线路运行试验,完成数据采集。(4)对试验数据进行分析处理,得到车辆运行时各测点的实测响应数据。结合各测点的响应数据分析关键部件在实际运行中的受力状态,基于实测数据编制载荷谱,对关键部件进行疲劳强度评估,分析疲劳破坏原因。(5)基于实际线路运行试验数据,反推出关键部件特定工况下的输入载荷,以此为输入条件,对改进方案进行疲劳评估及验证。