提高車輛壽命和可靠性的措施

目錄TOC\o"1-5"\h\z刖H 4\o"CurrentDocument"一、 車輛壽命和可靠性定義 5\o"CurrentDocument"車輛壽命定義 5\o"CurrentDocument"車輛可靠性定義 6\o"CurrentDocument"二、 提高車輛壽命和可靠性的重要性 7\o"CurrentDocument"車輛壽命與可靠性的重要作用 7\o"CurrentDocument"可靠性分析在實(shí)際中的重要性 7\o"CurrentDocument"三、 影響車輛壽命和可靠性的因素 8\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)和材料影響 8\o"CurrentDocument"使用環(huán)境的影響 9\o"CurrentDocument"管理方面的影響 9\o"CurrentDocument"使用和維修的影響 9\o"CurrentDocument"加工工藝的影響 9\o"CurrentDocument"車輛自身原因 9\o"CurrentDocument"四、 提高車輛壽命及可靠性的措施 10\o"CurrentDocument"進(jìn)行車輛焊接結(jié)構(gòu)疲勞壽命預(yù)測(cè) 10\o"CurrentDocument"提升鐵路軸承可靠性 10\o"CurrentDocument"加強(qiáng)材料加工和處理 12\o"CurrentDocument"建立以可靠性為中心的維修思想及維修制度 12\o"CurrentDocument"提高可靠性對(duì)車輛故障維修性的要求 12\o"CurrentDocument"其它措施 13\o"CurrentDocument"后語 14\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 15摘要：鐵路運(yùn)輸中運(yùn)輸過程的進(jìn)一步強(qiáng)化，要求提高車輛的生產(chǎn)率和增加車輛靜載重。附加載荷不可避免地會(huì)加劇車輛首先是其機(jī)械部分的磨損，在此種情況下，當(dāng)物資儲(chǔ)備匱乏時(shí)，提高零部件壽命的問題就尖銳化起來。在加速科技進(jìn)步，重新調(diào)整生產(chǎn)的情況下，必須對(duì)提高零部件使用壽命的問題持以新的觀點(diǎn)。車輛及其主要零部件的壽命和可靠性是車輛設(shè)計(jì)制造和運(yùn)用維修中的一個(gè)重要問題。在設(shè)計(jì)制造中應(yīng)保證車輛主要零部件的壽命是盡可能同步，采取各種設(shè)計(jì)和工藝措施來提高車輛及其零部件的壽命；在運(yùn)用維修中應(yīng)制定合理完善的維修對(duì)策，保持和改進(jìn)車輛及其主要零部件的可靠性和延長(zhǎng)它們的壽命。車輛的制造商和運(yùn)用者往往拿不出相關(guān)的壽命值來。迄今，我國(guó)對(duì)車輛壽命值的概念還存在著比較模糊和混亂的現(xiàn)象，需要澄清和梳理，達(dá)到統(tǒng)一認(rèn)識(shí)的目的。本文論述了車輛產(chǎn)品壽命和可靠性的定義，并分析了影響車輛壽命和可靠性的因素，從而進(jìn)一步提出提高車輛壽命及可靠性的有效措施。關(guān)鍵詞：車輛壽命可靠性因素措施Abstract：Furtherstrengtheningofrailwaytransportationintransportationprocess,vehicle'srequirementstoimproveproductivityandincreasethestaticloadofthevehicle.Additionalloadinevitablyexacerbatevehiclesfirstisthewearofthemechanicalpart,insuchacase,whenlackofmaterialsreserves,extendingtheservicelifeofpartsproblemedgy.Acceleratingscientificandtechnologicalprogress,toadjusttheproductionsituation,mustbeforprolongingtheservicelifeofpartsprobleminanewview.Thelifeandreliabilityofthevehicleanditsmaincomponentsareanimportantissueindesignandmanufactureandmaintenance.Inthedesignandmanufactureshallensurethattheservicelifeofmaincomponentsofthevehicleisinsync,asfaraspossibleallsortsofdesignandprocessmeasurestakentoimprovethelifeofthevehicleandparts;Intheuseofmaintenanceshouldestablishreasonablemaintenancecountermeasures,maintainandimprovethereliabilityofthevehicleanditsmaincomponentsandprolongtheirlife.Vehiclemanufacturersandusetendtocomeupwithrelatedvaluetolife.Sofar,ourcountryofvehicle,theconceptoflifevalue,therearevagueandconfusingphenomenon,needtoclarifyandcomb,achievethegoalofunifiedunderstanding.Thispaperdiscussesthedefinitionofvehicleproductlifeandreliability,andanalyzesthefactorsaffectingtheservicelifeofthevehicleandreliability,thusfurtherputforwardtheeffectivemeasurestoimprovevehicleservicelifeandreliability.Keywords：Vehiclelifereliabilityfactormeasure刖言進(jìn)入21世紀(jì)隨著我國(guó)鐵路運(yùn)輸建設(shè)步伐的加快和鐵道機(jī)車車輛技術(shù)含量的不斷提高，鐵道機(jī)車車輛發(fā)展的核心也越來越向其壽命與可靠性側(cè)重。作為長(zhǎng)期困擾我國(guó)鐵路運(yùn)輸?shù)闹饕獑栴}之一，車輛的壽命和可靠性直接影響到鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)輸效益，是鐵路部門能否很好完成運(yùn)輸?shù)幕緱l件，也是衡量我國(guó)鐵路運(yùn)輸能力的重要準(zhǔn)則?？v觀世界鐵道技術(shù)強(qiáng)國(guó)發(fā)展歷程，實(shí)際上是優(yōu)良質(zhì)量和高可靠性車輛技術(shù)的發(fā)展歷程。優(yōu)良質(zhì)量和高可靠性信息的管理一直都是極其艱巨復(fù)雜的工程，是強(qiáng)化鐵路運(yùn)輸?shù)谋对銎?，必須從機(jī)車車輛的全壽命周期各個(gè)階段的有效管理。本文分為四章來論述，第一章車輛壽命和可靠性的定義，第二章提高車輛后面和可靠性的重要性，第三章影響車輛壽命和可靠性的因素，第四章提高車輛壽命和可靠性的措施，為保證車輛正常，持久，穩(wěn)定，可靠運(yùn)行提出了相關(guān)建議。一、車輛壽命和可靠性定義車輛壽命定義產(chǎn)品壽命的列別是多種多樣的，各個(gè)行業(yè)由于裝備的用圖和習(xí)慣不同，而有自己的產(chǎn)品壽命定義。但基本概念和理論是相同的。產(chǎn)品壽命的選擇考慮安全性、可靠性、維修性、保障性和經(jīng)濟(jì)性以外，主要是考慮產(chǎn)品的什么時(shí)候達(dá)到“臨界狀態(tài)這里的“臨界狀態(tài)”是指產(chǎn)品在此狀態(tài)下不能繼續(xù)使用或者繼續(xù)使用已不合算(例如經(jīng)濟(jì)性降低到不能容許的程度)；或者對(duì)于可修復(fù)產(chǎn)品恢復(fù)其完好性能不可能或不合算。車輛壽命是指在規(guī)定的使用條件下，車輛從新造完成投入使用，到平均故障率超出規(guī)定需要大修或報(bào)廢的時(shí)間或走行公里。即產(chǎn)品從其在工廠被用戶接受到報(bào)廢這段時(shí)間內(nèi)所經(jīng)歷的全部時(shí)間和時(shí)間描述(如圖1所示)。圖1車輛壽命的全過程使用壽命使用壽命的定義是產(chǎn)品從開始使用到出現(xiàn)不可修復(fù)的故障或不能接受的故障率時(shí)的壽命單位。使用壽命主要根據(jù)產(chǎn)品的故障情況，即可靠性決定。但是對(duì)于復(fù)雜設(shè)備來說，若沒有占支配地位的損耗型故障模式，則沒有明顯的耗損期，因不能單憑故障率來確定。車輛從投入使用，中間經(jīng)過若干個(gè)使用期限，直到不能修復(fù)或不值得修理的全部時(shí)間，稱作車輛的使用壽命。總壽命總壽命也稱為物質(zhì)壽命，自然壽命或物理壽命，是指產(chǎn)品從開始使用到報(bào)廢的壽命單位。對(duì)于有耗損期的產(chǎn)品來說，其總壽命可以包括一個(gè)或多個(gè)大修間隔期。產(chǎn)品的總壽命和產(chǎn)品的全壽命周期是不同的，總壽命只是全壽命周期的后半生，即產(chǎn)品的的使用維修直至報(bào)廢打階段；而全壽命周期還要包括產(chǎn)品的前半生,即車輛從開始使用到規(guī)定報(bào)廢的壽命單位。經(jīng)濟(jì)壽命經(jīng)濟(jì)壽命是指車輛從投入使用直至由于經(jīng)濟(jì)效益原因再繼續(xù)使用已不經(jīng)濟(jì)，而被淘汰所經(jīng)歷的壽命單位。（4）技術(shù)壽命技術(shù)壽命是指從開始使用到因技術(shù)落后而被淘汰所經(jīng)歷的壽命單位。近代機(jī)車車輛重造業(yè)的興起，并且在機(jī)車車輛維修制度中出現(xiàn)一個(gè)新的維修等級(jí)——重造，就是根據(jù)技術(shù)壽命的概念。一臺(tái)機(jī)車或車輛在其漫長(zhǎng)的生命周期中，科學(xué)技術(shù)有很大的發(fā)展，幾十年前設(shè)計(jì)的東西已落后，因功率太小、能耗高、舒適性差,不能滿足市場(chǎng)需求。解決方法有倆種：買新車；對(duì)舊車進(jìn)行現(xiàn)代化改造，也就是重造。這些舊車從開始使用到因技術(shù)落后而被淘汰所經(jīng)歷的什么單位就是它們的技術(shù)壽命。車輛可靠性定義機(jī)車車輛運(yùn)用可靠性的直接關(guān)系到其運(yùn)用效率和維修費(fèi)用，影響鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩托б妗Ｔ跈C(jī)車車輛結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜和使用負(fù)荷不斷提高的條件下，如何運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)理論與方法來改善機(jī)車車輛運(yùn)用維修中的一些基本狀況已成當(dāng)務(wù)之急。在可靠性工程中，還可以把產(chǎn)品分為不可修復(fù)產(chǎn)品和可修復(fù)產(chǎn)品兩種類型。產(chǎn)品在使用中發(fā)生失效，其壽命即宣告終結(jié)的，稱為不可修復(fù)產(chǎn)品，如彈簧、齒輪、軸承等。產(chǎn)品發(fā)生故障后，可以通過維修恢復(fù)其規(guī)定功能的，稱之為可修復(fù)產(chǎn)品，一般指復(fù)雜、昂貴的產(chǎn)品?？煽啃允侵府a(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。這里的產(chǎn)品可以泛指任何系統(tǒng)，設(shè)備和元件器。產(chǎn)品可靠性定義具備3個(gè)要素：1） 關(guān)注故障；2） 評(píng)價(jià)故障對(duì)系統(tǒng)功能的影響程度；3） 可靠性的定量衡量參數(shù)為可靠度或MTBF,是概率性參數(shù)。（1） 可用性可用性是產(chǎn)品在任意一個(gè)隨機(jī)時(shí)刻處于可用狀態(tài)能力。可用性以可用時(shí)間占總時(shí)間的比值來描述。可用性是可靠性，維修性和運(yùn)用保障的綜合特征；可靠性越好，則可用時(shí)間越長(zhǎng)；維修性越好則維修時(shí)間越短，不可用性時(shí)間越短；運(yùn)用保障特性越好，則維修等待時(shí)間越短。（2） 安全性安全性是指產(chǎn)品不發(fā)生系統(tǒng)危險(xiǎn)事件的能力。安全性的概念具有以下特征:1） 關(guān)注的對(duì)象為危險(xiǎn)，鐵路產(chǎn)品涉及到的危險(xiǎn)因素包括違反政府法規(guī)，造成人員傷亡，形成重大財(cái)產(chǎn)損失及環(huán)境的破壞2） 在各種環(huán)境和工作條件下，鐵路產(chǎn)品在運(yùn)行，維護(hù)和維修的過程中發(fā)生的所有危險(xiǎn)。3） 故障是危險(xiǎn)的主要來源，危險(xiǎn)性故障是全部故障的子集。維修性維修性是產(chǎn)品規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，按規(guī)定的程序方法進(jìn)行維修時(shí),保持或恢復(fù)到其規(guī)定狀態(tài)的能力。維修性表征產(chǎn)品預(yù)防故障和維修故障的能力，表達(dá)產(chǎn)品維修的難易程度，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)所賦予的一種固有屬性。二、提高車輛壽命和可靠性的重要性車輛壽命與可靠性的重要作用隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，交通、物流與日懼增。鐵路運(yùn)輸擔(dān)負(fù)了全國(guó)大部分貨運(yùn)與客運(yùn)，因此作為承擔(dān)鐵路運(yùn)輸?shù)难b備機(jī)車車輛的壽命與可靠性顯得尤為重要。國(guó)際鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)IRIS更是提出了對(duì)RAMS(可靠性、可用性、可維護(hù)和安全性)的要求。因此提高產(chǎn)品的可靠性，已是鐵路裝備制造企業(yè)與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵因素。機(jī)車車輛壽命是機(jī)車車輛設(shè)計(jì)制造和運(yùn)用維修中的一個(gè)重要問題。在設(shè)計(jì)制造中應(yīng)保證機(jī)車車輛主要零部件的壽命盡可能同步，采取各種設(shè)計(jì)和工藝手段提高機(jī)車車輛的壽命，機(jī)車車輛作為交通工具，旅客(貨主)和經(jīng)營(yíng)者對(duì)可靠性的要求越來越高。從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)：機(jī)車車輛的購(gòu)置費(fèi)用，它隨可靠性要求的增高而增大?？煽啃缘蜋C(jī)車車輛在使用因故障造成的損失要比可靠性高的多出了很多?？煽啃允且婚T學(xué)科，它涉及的范圍廣泛，是一門綜合了系統(tǒng)工程、管理工程、價(jià)值工程、人機(jī)工程、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、產(chǎn)品測(cè)試技術(shù)以及概率、統(tǒng)計(jì)、運(yùn)籌、物理等多種學(xué)科成果的應(yīng)用科學(xué)?？煽啃怨こ唐鹪从谲娛骂I(lǐng)域，經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的迅速發(fā)展，現(xiàn)在已成為涉及面非常廣的綜合性學(xué)科?？煽啃栽趯?shí)際當(dāng)中有著極其重要的作用。對(duì)于產(chǎn)品來說，可靠性問題和人身安全、經(jīng)濟(jì)效益密切相關(guān)。因此，研究產(chǎn)品的可靠性問題，顯得十分重要，非常迫切。提高產(chǎn)品的可靠性，可以防止故障和事故的發(fā)生，尤其避免災(zāi)難性的事故發(fā)生，從而保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全；可以使產(chǎn)品總的費(fèi)用降低；可以減少停機(jī)時(shí)間，提高產(chǎn)品可用率，一臺(tái)設(shè)備可以頂幾臺(tái)設(shè)備的工作效率；對(duì)于企業(yè)來講,提高產(chǎn)品的可靠性可以改善企業(yè)信譽(yù)，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，擴(kuò)大產(chǎn)品銷路，從而提高經(jīng)濟(jì)效益；還可以減少產(chǎn)品責(zé)任賠償案件的發(fā)生，以及其它處理產(chǎn)品事故費(fèi)用的支出，避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失?？煽啃苑治鲈趯?shí)際中的重要性下面再以內(nèi)燃機(jī)為例，談?wù)効煽啃苑治鲈趯?shí)際當(dāng)中的重要性。內(nèi)燃機(jī)的可靠性是衡量?jī)?nèi)燃機(jī)質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。可靠性差，不僅造成內(nèi)燃機(jī)使用率低、使用費(fèi)用高，而且對(duì)民用內(nèi)燃機(jī)還將影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，產(chǎn)品可靠性是內(nèi)燃機(jī)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。因此，要很好地解決產(chǎn)品的可靠性問題。其實(shí)，國(guó)外有些知名品牌內(nèi)燃機(jī)的最低燃油消耗率并不比國(guó)產(chǎn)的低，但這并不能說明問題。實(shí)際使用的內(nèi)燃機(jī)都是在變負(fù)荷、變轉(zhuǎn)速的二維變量面工況范圍內(nèi)工作,好的內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品在面工況范圍內(nèi)具有優(yōu)良的綜合性能，以及在相當(dāng)長(zhǎng)的使用時(shí)間內(nèi)能保持這種優(yōu)良綜合性能的穩(wěn)定性，而穩(wěn)定性是以可靠性作保證的。（2） 可靠性是一種質(zhì)量特性，它體現(xiàn)了當(dāng)今的購(gòu)買者對(duì)產(chǎn)品的一種主要要求?？煽啃允且环N綜合性的技術(shù)，應(yīng)該從成本性能、顧客的要求及公司的水平等方面綜合考慮。確定可靠性目標(biāo)和方案，然后通過試驗(yàn)對(duì)可靠性方案進(jìn)行評(píng)估，來控制產(chǎn)品的質(zhì)量，滿足顧客的需求。（3） 在全面質(zhì)量管理大綱中，與產(chǎn)品失效率有關(guān)的各項(xiàng)活動(dòng)，也即概率、時(shí)間、性能和條件等要素的確定和控制，同全面質(zhì)量管理大綱的活動(dòng)完全一致，因而也是開展全面質(zhì)量管理四項(xiàng)工作中的重要項(xiàng)目。可靠性的控制管理活動(dòng)貫穿于規(guī)劃、設(shè)計(jì)、試制、生產(chǎn)使用的全過程，它是產(chǎn)品整個(gè)使用壽命周期的一項(xiàng)連貫性活動(dòng)。只有設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用三方面密切配合，不斷地提高產(chǎn)品的可靠性指標(biāo),才能取得比較好的經(jīng)濟(jì)效益。近幾年，機(jī)車車輛的壽命與可靠性得到了很大的提高，人們的安全性、放心度、舒適度也隨之提升。三、影響車輛壽命和可靠性的因素設(shè)計(jì)和材料影響（1） 車輛的設(shè)計(jì)和研制過程對(duì)于其壽命和可靠性起決定性的作用。（2） 設(shè)計(jì)要做到方便使用，便于維修，利于制造，注意美觀和舒適，采用具有高安全性、高可靠性和良好乘坐舒適性的結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)，經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)先進(jìn)。應(yīng)采用具有現(xiàn)代化氣息和時(shí)代感的全新動(dòng)車組設(shè)計(jì)方案。（3） 設(shè)計(jì)要積極采用和發(fā)展新技術(shù)、新工藝、新材料。要貫徹一切通過試驗(yàn)的原則，要考慮成批生產(chǎn)的可能性。學(xué)習(xí)和借鑒國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)要同創(chuàng)新相結(jié)合的原則。（4） 對(duì)機(jī)車車輛新產(chǎn)品設(shè)計(jì)、已有產(chǎn)品改進(jìn)設(shè)計(jì)等，都必須經(jīng)過試制、試驗(yàn),特別是運(yùn)用試驗(yàn)，以便充分暴露問題，予以改進(jìn)，使設(shè)計(jì)切合實(shí)際。對(duì)于產(chǎn)品的改進(jìn)設(shè)計(jì)，要做到既要有所改進(jìn)、有所提高，又要在制造和維修中保持相對(duì)的穩(wěn)定。（5） 選用材料的規(guī)格、牌號(hào)要力求簡(jiǎn)化、統(tǒng)一，要立足于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)供應(yīng)。（6） 必須重視產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化、模塊化、信息化的理念。設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件，簡(jiǎn)化配件規(guī)格。凡影響通用性、互換性的新設(shè)計(jì)或改變?cè)O(shè)計(jì)均必須慎重考慮。（7）節(jié)省能源和輕量化設(shè)計(jì)。適應(yīng)環(huán)境影響的各種要求設(shè)計(jì)。使用環(huán)境的影響（1） 環(huán)境溫度和壓力的影響：環(huán)境溫度和壓力主要是對(duì)車輛的受熱零部件的熱應(yīng)力起很大的作用。例如由于環(huán)境溫度的升高和壓力的降低使內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)的受熱部件熱應(yīng)加大，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速升溫高，從而影響循環(huán)拼啦哦和蠕變性能；另外過低的環(huán)境溫度還使金屬發(fā)生低溫脆化現(xiàn)象，使車輛零件發(fā)生裂紋和斷裂，從而影響壽命。（2） 環(huán)境濕度的影響：對(duì)于我國(guó)西南地區(qū)和沿海一帶運(yùn)用的車輛，由于長(zhǎng)期處于潮濕的環(huán)境中，能夠加速某些零件的破壞過程，例如濕度往往使增壓器壓氣機(jī)的鋁合金葉片表面韌性降低，改變間隙特性，并使金屬間顆粒與基體之間的界面變脆，擴(kuò)大裂紋增長(zhǎng)率。（3） 磨蝕的影響：由于風(fēng)沙的作用而使機(jī)車車輛的某些零部件受到磨蝕的影響，例如在我國(guó)西北風(fēng)沙地區(qū)行駛的機(jī)車，其柴油機(jī)汽缸套和壓氣機(jī)葉片由于風(fēng)沙顆粒的磨蝕而使磨損加劇。（4） 磨蝕的影響：在潮濕和沿海地區(qū)使用的車輛普通存在著腐蝕問題，例如機(jī)車車輛車體的銹蝕，柴油機(jī)燃燒室零件和增壓器葉片的熱腐蝕和硫化腐蝕等。管理方面的影響由于監(jiān)管人員的不仔細(xì)或者漏檢，造成車輛壽命使用不合理?；蛘撸蝗藗儛阂馄茐牡纫蛩亍Ｊ褂煤途S修的影響司機(jī)的操作失誤，緊急情況下的處理不當(dāng)，機(jī)務(wù)人員的維護(hù)措施不適當(dāng)。維修中不按規(guī)程和規(guī)范操作維修和排除故障等。加工工藝的影響車輛的壽命和可靠性還取決于原材料的機(jī)械加工和其他一些表面加工方法車輛自身原因車輛是多自由度的振動(dòng)系統(tǒng)，研究車輛振動(dòng)時(shí)通常把各部件都視作剛體，各剛體間由彈性元件和阻尼元件互相連接。把車輛前進(jìn)方向定為縱向，在軌道平面內(nèi)垂直于縱向的方向稱為橫向，垂直于軌道平面的方向稱為垂向，則各剛體沿三個(gè)方向的平移運(yùn)動(dòng)分別稱為伸縮、橫擺（側(cè)擺）和浮沉，繞這三個(gè)方向的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)分別稱為側(cè)滾、點(diǎn)頭和搖頭。一般情況下這些振動(dòng)是同時(shí)存在的。由于車輛本身結(jié)構(gòu)和參數(shù)的對(duì)稱性，垂向和橫向運(yùn)動(dòng)之間通常僅存在弱耦合，可以根據(jù)不同的研究目的采用各自的模型。與一般的振動(dòng)系統(tǒng)一樣，車輛振動(dòng)也有固有振動(dòng)和受迫振動(dòng)之分，受迫振動(dòng)也有確定性振動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng)之分。例如周期性的軌道不平順、車輪扁疤和柴油機(jī)或驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)引起的某些強(qiáng)迫振動(dòng)是確定性的，而車輛運(yùn)行中因線路激擾引起的振動(dòng)通常具有隨機(jī)性。四、提高車輛壽命及可靠性的措施進(jìn)行車輛焊接結(jié)構(gòu)疲勞壽命預(yù)測(cè)隨著我國(guó)鐵路向著高速、重載的方向發(fā)展，鐵路車輛的疲勞事故不斷發(fā)生，關(guān)鍵部位疲勞斷裂一旦發(fā)生，將產(chǎn)生非常嚴(yán)重的后果。車輛的疲勞問題治理是鐵路安全運(yùn)輸?shù)钠惹行枨蟆：附邮氰F路車輛結(jié)構(gòu)的重要聯(lián)接方式，也是最容易發(fā)生疲勞破壞的薄弱環(huán)節(jié),絕大多數(shù)的疲勞事故發(fā)生在焊接部位。目前鐵路車輛焊接結(jié)構(gòu)的疲勞評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)少,且美國(guó)AAR標(biāo)準(zhǔn)僅是針對(duì)鐵路貨車制定的。在進(jìn)行虛擬疲勞試驗(yàn)中，引入了工程上廣泛應(yīng)用的國(guó)際焊接協(xié)會(huì)IIW標(biāo)準(zhǔn)和英國(guó)BS標(biāo)準(zhǔn)，從而豐富了焊接結(jié)構(gòu)的疲勞特性參數(shù)，擴(kuò)大了焊接結(jié)構(gòu)的疲勞預(yù)測(cè)范圍。通過對(duì)三種標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)研究，歸納了三種標(biāo)準(zhǔn)的焊接結(jié)構(gòu)疲勞壽命評(píng)估方法的特點(diǎn)，并以客車轉(zhuǎn)向架焊接構(gòu)架為對(duì)象，應(yīng)用IIW標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行疲勞壽命預(yù)測(cè)。結(jié)構(gòu)疲勞壽命評(píng)估的反問題是指在給定產(chǎn)品壽命條件下來確定結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。由于AAR標(biāo)準(zhǔn)中疲勞壽命評(píng)估計(jì)算流程中數(shù)據(jù)流動(dòng)存在唯一性，所以從數(shù)學(xué)的角度反求結(jié)構(gòu)應(yīng)力是成立的。為使更多的設(shè)計(jì)人員在產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)階段，就能對(duì)包括焊縫在內(nèi)的每一個(gè)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)進(jìn)行疲勞壽命預(yù)測(cè)，開發(fā)了鐵路貨車疲勞壽命預(yù)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)以AAR標(biāo)準(zhǔn)為內(nèi)核，以VisualStudio.NET集成開發(fā)環(huán)境為設(shè)計(jì)平臺(tái)，并運(yùn)用二次開發(fā)技術(shù),將AAR標(biāo)準(zhǔn)嵌入到大型有限元分析軟件I-DEAS中。系統(tǒng)內(nèi)置了AAR標(biāo)準(zhǔn)中用于疲勞計(jì)算的各種載荷譜和焊接接頭數(shù)據(jù)庫，并可以方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的擴(kuò)充，能以人機(jī)交互方式實(shí)現(xiàn)提取I-DEAS后處理中的應(yīng)力結(jié)果，并自動(dòng)計(jì)算待評(píng)估點(diǎn)的當(dāng)量應(yīng)力數(shù)值，能計(jì)算待評(píng)估點(diǎn)的疲勞損傷值及設(shè)計(jì)壽命匯總數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成疲勞計(jì)算報(bào)告等功能。提升鐵路軸承可靠性鐵路軸承可靠性要求，相對(duì)其他行業(yè)有著系統(tǒng)性、復(fù)雜性和長(zhǎng)久性的特點(diǎn)，作為鐵路車輛關(guān)鍵零部件的輪對(duì)軸承，其可靠性直接決定著車輛的運(yùn)行和安全性能。鐵姆肯公司自1954年發(fā)明APTM型整體式鐵路軸承以來，不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，使鐵路軸承的可靠性得到持續(xù)提高。下面以TIMKEN?K級(jí)軸承為例，TIMKEN?K級(jí)軸承在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上具有如下特點(diǎn)：預(yù)潤(rùn)滑、預(yù)密封、預(yù)調(diào)整游隙，簡(jiǎn)化了軸承安裝過程，而軸承系統(tǒng)的一體化又有利于軸承總體可靠性的控制。這是鐵姆肯公司的第2代整體式鐵路軸承（如圖2所示）圖2 鐵姆肯公司的第2代整體式鐵路軸承一AP-2AP-2縮短了車軸軸頸的長(zhǎng)度，減少了車軸的撓曲形變，不僅可以減輕輪對(duì)重量，而且極大地減輕了各零部件的微振磨損。微振磨損是由于載荷下的車軸撓曲形變，加上車軸的旋轉(zhuǎn)，造成輪對(duì)軸承零部件的相對(duì)微小移動(dòng)，經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行，軸承某些零部件表面出現(xiàn)磨損的現(xiàn)象（如圖3所示）。如果不加以控制和預(yù)防，會(huì)使軸承的游隙增大，出現(xiàn)軸承零件和車軸表面損傷，嚴(yán)重影響軸承的運(yùn)行可靠性。圖3軸承磨損區(qū)域（2）采用高純凈度TIMKEN標(biāo)準(zhǔn)的軸承鋼，因鋼材內(nèi)部雜質(zhì)的減少，延長(zhǎng)了軸承的疲勞壽命。而內(nèi)外圈和滾子表面均采用表面滲碳技術(shù)，使軸承能更好適應(yīng)鐵路頻繁振動(dòng)的應(yīng)用工況，以及改善滾道表面的潤(rùn)滑條件。這些特點(diǎn)提高了軸承應(yīng)對(duì)惡劣工況的能力，確保鐵路車輛在不同線路、不同載荷、不同環(huán)境中的正常運(yùn)行。鐵路軸承的可靠性不僅取決于其壽命周期內(nèi)各個(gè)環(huán)節(jié)的可靠性，也應(yīng)以全壽命周期管理的理念進(jìn)行總體協(xié)調(diào)。加強(qiáng)材料加工和處理改進(jìn)車體和零部件的鋼材結(jié)構(gòu)采用高耐磨閘瓦材料；在盤形制動(dòng)中，由鑄鐵或鑄鋼制動(dòng)盤配之以有機(jī)物構(gòu)成的合成閘片，向鑄鋼或鍛鋼合金制動(dòng)盤陪之以粉末合金閘片過渡等。采用噴丸等措施對(duì)車體，柴油機(jī)體，增壓器葉片等進(jìn)行強(qiáng)化處理；采用激光卒火，等離于滲氮等先進(jìn)工藝對(duì)柴油機(jī)氣缸套，車輪等進(jìn)行表面熱處理。采用化學(xué)成分更好，金相組織更均勻、純潔度更高的材料。建立以可靠性為中心的維修思想及維修制度車輛的可靠性是由設(shè)計(jì)和制造所決定的，它的可靠性是制造、設(shè)計(jì)所賦予的固有特性，有效的維修只能保持這種固有特性，而不能提高它，只能修改設(shè)計(jì)和提高制造水平它是在預(yù)防為主維修思想