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高速列车转向架设计交更分析

2016/5/23    来源:互联网    作者:张整新  黎荣  高雪霞  马术文  张海柱      
关键字:设计变更  网络层次分析法  相关度  
设计变更是高速列车转向架全生命中期中必不可少的一个重要环节,但是设计变更往往不是单独发生的,而是会通过结构模块之间的相互关系进行传播。为解决转向架在设计变更过程中,变更模块对转向架总体影响程度的计算问题,提出一种基于网络层次分析法(APN)的计算方法。该方法通过有向图建立设计变更模型,并将设计变更模型转化为数值化的相关度矩阵,最后通过相关度矩阵和计算变更模块对转向架总体的影响重要程度。

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    随着国内外市场动态多变和竞争加剧,导致企业需要不断对产品进行适当变更来适应市场的需求。导致这些变更的原因有很多,比如开始设计中的一些错误判、加工过程中的一些问题、面对不同的市场需求等。分析转向架在设计变更过程中结构模块对转向架总体的影程度,并使用这个影响程度来指导设计,将会缩短转向架的开发周期、提高质量、降低开发成本。

    基于现有设计变更分析方法的不足之处,本文使用一种基于网络层次分析法(Analytic NetworkProcess,简称ANP)的变更分析方法对某型高速列车转向架进行设计变更分析。

1 高速列车转向架结构

    转向架在整个高速列车大系统中承担着走行作用,具体到转向架上,转向架的功能主要分为承载、缓冲、驱动、制动、导向这几大功能。根据转向架的这几大功能,衍生出转向架的基本组成部件:二系悬挂、构架、驱动、制动、一系悬挂、轮对。转向架的基业结构如图1所示。

图l 转向架结构

图l 转向架结构

1-空气弹簧;2-牵引拉杆;3-横向减振器;4-抗蛇形减振器;5-轴箱定位节点;6-轴箱弹簧;7-轴箱;8-轴承;9-垂向减振器;10-车轮;11-车轴;12-电机;13-连轴器;14-齿轮箱;15-侧粱总成;16-空簧支承粱;17-横梁总成;18-制动卡钳;19-制动盘

2 转向架设计变更分析

2.1 转向架设计变更建模

    转向架设计变更模型包括2个方面内容:一个是转向架结构模块的层次关系,如图2;-个是结构模块之间的相关关系,如图3。

图2 转向架结构层次关

图2 转向架结构层次关

图3 转向架结构模块相关关系

图3 转向架结构模块相关关系

2.2 相关度矩阵的建立

    相关度矩阵由设计变更模型转换得到,如图4。矩阵的行、列由转向架的结构模块层次关系构成,矩阵中的元素根据结构模块之间的相关关系得到。

    零件i和零件j如果有相关关系,那么在相关度矩阵中对应的元素aij和aji不为O;如果没有相关关系,那么对应的元素为0。对于矩阵中不为0的元素,通过预先制定的规则进行赋值。

图4 转向架相关度矩阵

图4 转向架相关度矩阵

2.3 ANP判断矩阵的建立

    由于本文中转向架的结构模块分为3个层次,因此需要建立零件级和部件级2个层次的判断矩阵。

    零件级判断矩阵建立的方法如下:对于某一零件i,根据关联关系有向图找出与其有关联关系的零件k、j,如果零件后k、j属于同一部件,则需要比较零件k和零件j对零件i的影响重要程度,即相关度矩阵中零件i、k的相关度与零件i、j的相关度相比。如果零件k、j不属于同一部件,则不需要进行比较直接将影响程度定为i。如对于转向架零件“侧梁总成”,与其有关联关系的零件有“横梁总成”、“空气弹簧支撑梁”、“轴箱弹簧”、“垂向减振器”、“轴箱定位节点”。其中“横梁总成”、“空气弹簧支撑梁”同属于部件“构架”,所以需要对其进行影响程度比较,所建立的判断矩阵如表1所示;“轴箱弹簧”、“垂向减振器”、“轴箱定位节点”同属于部件“一系悬挂”,也需要进行比较,建立的判断矩阵如表2所示。

表l 侧梁总成零件级判断短阵

表l 侧梁总成零件级判断短阵

表2 侧粱总成零件级判断矩阵

表2 侧粱总成零件级判断矩阵

    部件级判断矩阵的建立方法和零件级的类似,对于某一部件i,根据关联关系有向图找出与其有关联关系的部件k、j,分别对相关联的部件之间的相关度进行比较,部件的相关度为部件之间零件的相关度之和。如对于部件“驱动”,与其有关联的部件有:“驱动”“构架”“轮对”3个部件,这里之所以把“驱动”本身加入进来,是因为“驱动”内部的零件之间也存在关联关系。其判断矩阵如表3所示。

责任编辑:屈婷婷
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