基于有限元法的車輪踏面制動熱負荷研究.pdf

1、隨著重載運輸?shù)牟粩喟l(fā)展，列車運行的安全問題越來越突出，制動能力是保證列車安全可靠運行的重要條件，尤其是我國大秦重載專用線上的長大坡道循環(huán)調速制動的問題尤為突出。我國貨車目前制動方式仍然是踏面制動，重載列車車輪在強摩擦、高熱負荷以及大輪軌作用力等惡劣條件下工作，熱疲勞損傷已成為重載車輪失效的主要模式之一。 本文首先綜述了國內外重載技術的特點，介紹了車輪熱損傷研究的現(xiàn)狀及發(fā)展。研究了車輪熱損傷的幾種形式和熱損傷理論，詳細描述了大秦重

2、載專用線的線路情況，并根據(jù)實際線路擬合出線路坡度作為本文熱流密度的計算依據(jù)。闡述了車輪溫度場和應力場的求解方法，以及耦合分析方法和彈塑性理論。最后確定溫度場和應力場的邊界條件以及載荷工況。 在理論研究的基礎上，計算得到車輪加載的邊界條件，利用數(shù)值仿真方法分析了列車牽引10000t重量，制動限速為80km/h時，大秦重載專用線上23t、25t軸重新輪和磨耗到限車輪溫度場和應力場進行模擬，并評定車輪的疲勞強度。在25t軸重車輪熱負荷

3、分析的基礎上，改變車輪輪輞厚度以改善車輪的熱損傷，使車輪疲勞強度滿足要求：進而在保持條件不變的情況下，研究30t軸重車輪的溫度場和應力場，并探討其靜強度和疲勞強度。 仿真計算結果表明：(1)在全程制動過程中，車輪踏面最高溫度呈現(xiàn)出先上升隨后下降的連續(xù)變化，最高溫度出現(xiàn)在243.75min時刻，踏面處的溫度始終是中間高兩邊低。(2)熱應力的變化趨勢同溫度場的一致，最大熱應力同樣出現(xiàn)在243.75 min時刻。(3)各軸重條件下新輪