高速列車車軸-軸承過盈配合面力學特性及其損傷分析.pdf

1、近年來，高速列車以其快速性、舒適性、安全性等優(yōu)點，贏得各國的青睞。然而，隨著列車在高速、重載和輕量化方向不斷取得突破，使得輪軸、車軸-軸承等列車關鍵過盈配合面微動損傷問題日益突出，這將威脅著高速列車的運行安全。因此，有必要對高速列車車軸-軸承過盈配合面的力學特性及其損傷進行研究，分析其微動損傷演變機理及影響因素，為列車車軸軸承過盈配合微動損傷的研究指明方向。
　　本文首先針對列車車軸-軸承、輪軸等關鍵過盈配合微動損傷問題，歸納幾種

2、典型的過盈配合面微動損傷的類型及其表面損傷現(xiàn)象，進一步分析其影響因素及防護措施，并論述了過盈配合面微動損傷的研究方法。以過盈配合面微動損傷的研究為基礎，結合彈性理論的基本接觸理論，推導了彈性變形及彈塑性變形狀態(tài)下過盈配合面接觸應力的計算方法。并根據(jù)CRH2型高速列車的車軸、軸承配合參數(shù)，計算了車軸-軸承過盈配合面的接觸壓力。
　　根據(jù)彈性接觸問題的有限元分析理論及技術，創(chuàng)建了車軸與軸承配合的簡化有限元模型（即軸套模型）。利用有限元

3、軟件ABAQUS仿真分析，得到不同過盈量下軸套配合有限元模型的應力變化云圖及沿不同路徑的接觸應力分布規(guī)律，并與理論計算結果進行比較，結果表明：理論計算與有限元仿真結果相吻合，隨著載荷的增大，過盈配合面的接觸壓力也隨之增大。
　　針對CRH2動車組車軸、軸承配合結構參數(shù)，運用Pro/E建立車軸-軸承過盈配合實體模型，并采用有限元軟件ABAQUS分析過盈量、摩擦系數(shù)、載荷及列車行駛速度等因素對車軸-軸承配合面力學特性的影響，得出結論：

4、過盈量及載荷對配合面接觸應力影響較大，摩擦系數(shù)及列車行駛速度的影響相對較小。
　　最后，根據(jù)前面章節(jié)的模型得到車軸、軸承接觸面的應力和應變，基于Smith提出的損傷參量模型（即SWT），運用Matlab軟件計算得到車軸、軸承沿真實路徑的損傷參量SWT值，結果表明：在車軸接觸界面的兩端SWT值最大，在軸承外圈接觸界面的滾子對應處SWT取得峰值，由此可判斷微動疲勞破壞最容易由車軸接觸界面的兩端及軸承外圈滾子對應處開始，從而萌生疲勞裂紋