重載貨車(chē)輪對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度研究.pdf

1、隨著貨車(chē)軸重的提升,車(chē)輪踏面制動(dòng)熱負(fù)荷及輪軌機(jī)械載荷均將增大,導(dǎo)致車(chē)輪的熱-機(jī)疲勞損傷加劇,危及行車(chē)安全。為此,本文分析了熱-機(jī)耦合現(xiàn)象,求解了各個(gè)工況下某一時(shí)刻車(chē)輪的應(yīng)力狀態(tài),完成靜強(qiáng)度校核和疲勞強(qiáng)度校核。
　　首先,基于EN13103、JIS E4501及TB/T2705-2010標(biāo)準(zhǔn)校核了車(chē)軸的靜強(qiáng)度。計(jì)算結(jié)果表明,在車(chē)軸的軸頸處、輪座處、圓角過(guò)渡區(qū)域均小于該部位的許用應(yīng)力,車(chē)軸靜強(qiáng)度滿足要求。完成了車(chē)輪的靜強(qiáng)度以及疲勞強(qiáng)度

2、的校核,計(jì)算新車(chē)輪及磨耗到限車(chē)輪在三種工況下,即直線運(yùn)行工況、曲線運(yùn)行工況、過(guò)道岔工況車(chē)輪的等效應(yīng)力,最小為196MPa,最大為255MPa,均小于材料的許用應(yīng)力,結(jié)果表明,靜強(qiáng)度滿足需求?；贖aigh-Goodman曲線校核了車(chē)輪的疲勞強(qiáng)度,數(shù)據(jù)樣點(diǎn)均落在包絡(luò)線以?xún)?nèi),表明疲勞強(qiáng)度滿足要求。
　　其次,采用有限元方法,完成了輪軸過(guò)盈配合應(yīng)力和輪軌接觸壓力分析。分析了最大過(guò)盈量、最小過(guò)盈量時(shí)輪軸壓裝力、Von-mises應(yīng)力以及緊

3、固度,計(jì)算結(jié)果表明,輪軸壓裝力、von-mises應(yīng)力與過(guò)盈量及壓裝力呈正相關(guān);分析了不同軸重時(shí)輪軌接觸壓力的變化,給出了軸重與輪軌接觸壓力之間的計(jì)算式。
　　然后,在Ansys Workbench軟件中分別對(duì)新車(chē)輪和磨耗到限車(chē)輪完成了八個(gè)工況下車(chē)輪溫度分布和熱應(yīng)力計(jì)算,分析了環(huán)境溫度、坡道(長(zhǎng)度及坡度)對(duì)制動(dòng)溫升以及熱應(yīng)力的影響。計(jì)算結(jié)果表明,環(huán)境溫度對(duì)制動(dòng)溫升的影響僅為10℃左右,在長(zhǎng)大坡道制動(dòng)工況條件下,最大等效應(yīng)力為144

4、 MPa,緊急制動(dòng)條件下,最大等效應(yīng)力為545 MPa,但是均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于許用應(yīng)力,因此,在單獨(dú)受到熱載荷時(shí)車(chē)輪靜強(qiáng)度滿足要求。為了研究鐵路貨車(chē)閘瓦制動(dòng)溫升對(duì)車(chē)輪的影響,解決閘瓦熱動(dòng)過(guò)程中可能發(fā)生車(chē)輪疲勞破壞的現(xiàn)象,采用了曲線擬合法將溫度參數(shù)化。
　　最后,對(duì)車(chē)輪在熱載荷與機(jī)械載荷共同作用下的強(qiáng)度進(jìn)行了分析,結(jié)果表明,此工況下的應(yīng)力比機(jī)械載荷或熱載荷單獨(dú)作用時(shí)的應(yīng)力都大。熱載荷產(chǎn)生的影響要大于機(jī)械載荷產(chǎn)生的影響。在磨耗到限車(chē)輪在緊急制