40t軸重貨車車輪熱負荷性能研究.pdf

1、隨著科技進步和經(jīng)濟發(fā)展的步伐，中國鐵路貨運列車正逐步向重載化時代邁進。作為地廣物博的鐵路大國之一，我國鐵礦、煤礦等大宗貨物必須依靠鐵路運輸?shù)姆绞竭M行流通。經(jīng)濟的迅速增長拉動了貨運量的猛增，倘若運能不足則不能滿足貨運量增長的需求。發(fā)展重載運輸可以有效彌補運能不足的缺陷，同時又能降低運輸成本、提高生產(chǎn)效率，其創(chuàng)造的經(jīng)濟價值和效益已是有目共睹。目前，我國通用貨車的軸重為23t，重載專用貨車的軸重也僅為25t，自主研發(fā)的大軸重貨車已出口到其他國

2、家，其中，包括出口到澳大利亞的40t軸重礦石敞車。因受到機車車輛、軌道線路等相關(guān)設(shè)施的限制，40t軸重貨車還未能在我國既有線路上運行，有關(guān)部門正在對其相關(guān)技術(shù)進行研究。
　　 貨車軸重大幅度提高，必然導(dǎo)致輪軌作用力和輪軌磨耗加劇，制動時車輪所承受的摩擦熱負荷惡化，這對軌道線路、車輛部件及其裝備的使用壽命有嚴重的影響，對列車的運行品質(zhì)和安全性能亦是嚴峻的考驗。若這些問題能得以解決，必然有利于鐵道車輛綜合性能的全面提升。因此，本文以

3、40t軸重礦石敞車為參照對象，就40t軸重貨車在踏面制動時，車輪熱負荷的變化狀態(tài)及熱負荷對車輪強度的影響情況進行了探索分析。
　　 首先，本文根據(jù)我國正在研制的40t軸重貨車的相關(guān)參數(shù)建立了該車動力學(xué)計算模型并對其動力學(xué)性能進行了計算分析，得到了其直線及曲線動力學(xué)性能隨速度的變化趨勢，該分析結(jié)果顯示，40t軸重貨車合理的最大商業(yè)運行速度以不超過80km/h為宜。
　　 在確定了40t軸重貨車合理的運行速度之后，進而對其車

4、輪熱負荷進行了分析。本文分析了緊急、坡道兩種制動條件下車輪溫度場和熱應(yīng)力場的變化狀態(tài)。結(jié)果顯示，兩種條件下溫度場的變化趨勢各不相同，熱應(yīng)力場始終隨溫度梯度的變化而變化，車輪踏面是高溫地帶，踏面和輻板都極易出現(xiàn)高水平的熱應(yīng)力，不同的薄弱位置其三向應(yīng)力的波動情況也不相同。本文還就四種載荷工況下熱載荷對車輪靜強度的影響情況進行了深入研究。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，新車輪的靜強度均滿足相關(guān)規(guī)定，而磨耗到限車輪由于輪輞較薄，緊急制動某些工況的靜強度已經(jīng)不滿足

5、相關(guān)規(guī)定;在此基礎(chǔ)上，本文又進一步分析了踏面及輻板兩側(cè)不同位置靜強度的變化狀態(tài)，得到了熱載荷對不同位置的影響情況。最后，對熱載荷和機械載荷綜合影響下的車輪疲勞強度進行了評定，分析發(fā)現(xiàn)，新車輪的疲勞強度滿足要求，而磨耗到限車輪輻板某些部位的疲勞強度已經(jīng)超過了相關(guān)要求。
　　 本文對40t軸重貨車的動力學(xué)性能進行了基礎(chǔ)性計算分析，就制動熱負荷對40t軸重貨車車輪的影響做了深入的研究，為40t軸重貨車在我國的實踐運用提供了有益的參考。