动车转向架构架的虚拟制造技术系统研究

动车转向架构架的虚拟制造技术系统研究

朱鑫磊

中车唐山机车车辆有限公司

摘要：随着我国经济的快速增长，人们对时间、空间地域要求越来越高，国家在铁路运输的发展行业中投入大量经济、科学人才，不断创新原有的机车技术，高速列车的研发成功在铁路运输中发挥了重要的作用，现在高速列车已经普及到人们的日常生活之中，作为高速列车的关键部位转向架则是研究人员热衷的部件，不断地提高转向架的性能，便能确保整台机车的性能指标。本文介绍了动车转向架的虚拟技术研发的产生动力，详细地对虚拟制造技术做出了定义性的阐述，结合现在动车转向架使用虚拟技术的具体情况及对机车的影响程度，以及信息化网络社会高速发展带来的影响，提出了对未来动车的虚拟制造技术的发展方向和要求，不仅在我国的运输行业中做出突出的贡献，也带动世界运输行业的共同发展。

关键字：动车、转向架，虚拟制造技术

由于动车组的转向架为全焊接结构组成，而转向架的使用则是为增加机车的载重、容积、长度，正常运行条件下，车体重量都积压在转向架上，如何紧凑转向架的结构，使整体刚性更好，如何加工精细，降低难度，那么结合最新的动车转向架架构加工技术，生产试验后提出加工技术方案的可行性报告，为后期动车的虚拟制造技术提供一定的基础数据。研发出更具双向运行能力的列车，也让中国的高速列车备受世界各国重视和引进，增收我国的经济效益。

1. 虚拟制造技术系统的应用情况

1. 虚拟制造技术的定义

“虚拟制造”不是真正实际地制造，但却是实际制造实现的本质过程，而综合国内外代表性的文献，给出了虚拟制造技术这样的解释，利用虚拟现实技术和计算机模拟结合起来，协同计算机上的群组同时工作，对现实产品功能、产品性能分析、工艺流程规划、质量检测、把关及流程上的管理和加工制造等方面可能存在的问题进行虚拟和模拟预估，达到增强制造过程中各级的预测和决策能力，使制造技术也走出赖以经验的区域，进入全方位预报新的阶段。

2. 虚拟制造技术系统产生的动力

制造业在经济市场变化的驱使下，不断改进自己的制造战略来应对市场的变迁，尤其是20世纪90年代以后，信息技术的快速发展，直接影响了各个行业知识的传递和各领域技术更新的频率，产品更新换代周期极短，用户在产品的要求上更是变幻莫测，而制造系统的现状极不适应市场的需求，系统周期胶长、投资大，如何将信息技术深入地渗透在传统制造业的领域里，发展新的一代一代制造业新技术，这是适应市场的变化的生存之路，也是制造业系统不被时代发展淘汰的必须选择。

随着我国经济的快速增长，加速了科学技术的不断进步，铁路运输行业也是蓬勃发展，高速列车则是中国的代名词，不仅在中国铁路行业上广泛应用，国外也不断地引进中国的高铁。而转向架的性能直接决定了高速列车运行的性能、行车安全等指标。针对复杂的转向架结构和高标准要求，结合当前我国虚拟技术的应用和发展现状，利用虚拟技术全程分析模拟了制造过程，加速了转向架的虚拟制造技术的运用。

3. 虚拟制造技术系统运用的具体过程

1. 利用通用的UG建模软件，结合工厂的生产，组装流程、安装工艺对型号为SKMB-200型动车的转向架构架进行了建模，准备相对应的虚拟配备。计算了转向架的应用力，转向架的静强度、疲劳强度的预测和模式分析都通过UG软件中有限元分析模块用专业的ABAQUS方法进行了计算。把计算的数据信息与实际的转向架参数进行了仔细地对比，分析后给出了更加优化的企业参考建议。

2. 根据转向架实际的操作工艺流程，对其转向架的重要部件电机吊座进行了虚拟加工仿真操作。仿真操作过程中则是虚拟加工技术在虚拟制造业中的应用，可在虚拟模仿过程中根据仿真得出的数据完成工艺制作、验收和优化。不仅让工艺设计的效率得到提高，有让工艺设计者的设计负担减轻了许多。

3. 展望虚拟制造技术在高速列车的制造业上的大力应用，根据网络技术的虚拟企业技术的主要发展方向，建议建立车间的物流、信息流和集成管理，提出了转向架制造的虚拟车间雏形。

（四）虚拟制造技术系统运用的意义

动车转向架使用的虚拟制造技术系统后，更加能够适应和应错激烈的市场竞争环境，也顺应了时代结合信息技术和制造科学，发展出更加高速、性能更强得高速列车，让铁路运输行业更好地适应全球经济市场，用最低廉得成本制造出最优质的高速列车，用最先进的技术和售后服务满足运输业的需求。

2. 转向架的构成、要求及作用

（一）转向架的组成：转向架是动车的重要组成部件之一，包括驱动装置、轮对组成、一系悬挂装置、二系悬挂装置、基础制动系统、中央牵引单元、轮缘润滑系统、辅助装置等部件。轮对向钢轨传递车辆及车体内各种重量，通过牵引力、制动力的作用实现车辆在线路上地走行方向；基础制动装置通过增大制动缸传递力一定倍率传递给工作中的机械机构实现了机车制动；悬挂装置减缓不平线路上对车辆的冲击作用，确保轴重分布均匀，保证机车运行平稳；驱动装置传递给轮对由牵引电机、电机悬挂装置产生的功率。

（二） 转向架技术条件要求：转向架各部分装置的性能及参数是否正常，影响着机车运行的品质、牵引动力、轮轨磨耗、行车安全。

1、转向架结构形式简单，在确保应用可靠的情况下，利于维修工作量的减少。

2、满足轻量化要求，在确保强度、刚度的前提下，减轻自重。

3、良好的动力学性能，减少轨道与车轮的应力和磨耗，满足小的线路作用力。

4、最佳的黏着条件，应当尽量小的转移轴重。

（三）转向架的作用：转向架是机车的重要组成部分，承担着非常重要的作用

1、引导作用，车辆能否顺畅通过曲线和道岔都是转向架的作用引导，确保机车在曲线和道岔上的安全。

2、递送作用，通过牵引拉杆的这样的牵引装置传递着制动装置产生的动力、牵引电机产生的牵引力，传递到机车车体底部、车钩部分，实现对机车迁移、制动，也同时传递离心力和横向力。

3、减缓作用，为确保机车运行得更加平稳，在机车运行过程中常常遇到线路不平顺而使机车受到冲击，转向架悬挂装置便减缓了冲击强度。

4、承载作用，转向架之上的车体、车体中的机械、电气柜子等设备、乘客重量都积压在转向架上，转向架将这些载荷通过弹性悬挂装置传递到钢轨。

三、总结及展望

虚拟制造技术在科学技术和计算机技术的发展推动下创新发展，虚拟制造技术在制造业中已经推广及普及，更渗透地深入各个行业，应用的领域更加广泛，带来的经济效益和社会价值业无法估量。而在铁路运输行业中不断地研究和发展动车转向架虚拟制造技术系统，提高了高速列车的载重、运行速度、空间舒适性能，推动了铁路区域地区运输行业的快速发展，满足人们空间地域高效率出行，推动着国家地区的经济发展、减少环境能源消耗和不必要的浪费。

虚拟制造技术带给人们极大的方便，提升了生产的标准化、全局化、合理化、人性化，但目前虚拟技术的应用并未建立一个合理的行业标准，落实到具体的事项上，这也造成一定程度上各种制造产品交流结合的不兼容，资源的利用率明显降低。根据目前的这种状况，在简化建模的方式，加快速度，精准产品设计尺寸更理性，虚拟制造技术发展的必然结果便是产生虚拟企业，共同合作满足市场需求，为快速适应市场发展方向，利用区域的现有资源，各企业和工厂需组建新的公司，进行资源调配、评估风险、分配利益等最优组合分析。为把我国建成拥有先进技术的高速列车制造强国，带动其他制造业的强劲发展。

参考文献

1. 李秀艳, 王雪岭, 王伟,等. 动车组转向架构架加工技术研究[J]. 组合机床与自动化加工技术, 2016（2）:141-143.

2. 米宝山, 李雪莉. 浅析虚拟制造技术及应用[J]. 科技信息, 2011（21）:76+158.

3. 肖田园, 虚拟制造[M]. 北京：清华大学出版社, 2004：30-85