典型動(dòng)車組拖車輪對(duì)的疲勞可靠性分析.pdf

1、開展了典型動(dòng)車組拖車輪軸的可靠性分析研究?？紤]輪對(duì)中車輪-車軸-制動(dòng)盤-軸承-軸箱之間的多重過(guò)盈裝配關(guān)系，以及輪對(duì)與外界的物理接觸關(guān)系，以等效剛度虛擬軸承代替真實(shí)的軸承，克服模型中宏觀接觸模型與軸承內(nèi)微觀接觸模型不能相容求解的難題，建立了所研究動(dòng)車組拖車輪對(duì)的有限元集成模型。進(jìn)一步結(jié)合規(guī)范規(guī)定的極限機(jī)械載荷、疲勞強(qiáng)度考核載荷和線路譜載荷，完成相關(guān)工況下輪對(duì)的彈塑性有限元集成計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果，針對(duì)輪軸完成了如下可靠性分析評(píng)價(jià)工作:

2、r>　　(1)開展了輪軸概率極限機(jī)械強(qiáng)度評(píng)價(jià)工作。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)AAR S660規(guī)定的極限機(jī)械載荷及有限元計(jì)算獲得的輪軸應(yīng)力，以及材料的極限強(qiáng)度，概率評(píng)價(jià)結(jié)果表明:輪座內(nèi)側(cè)是車軸von Mises應(yīng)力水平最大部位，在置信度97.5％下的可靠度大于0.9999。車輪內(nèi)側(cè)輻板向輪輞過(guò)渡起始部位是von Mises應(yīng)力水平最大部位，在置信度97.5％下的可靠度水平大于0.9999。
　　(2)開展了輪軸概率疲勞耐久性強(qiáng)度評(píng)價(jià)工作。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)EN

3、13979-1考核車輪疲勞強(qiáng)度的直道、彎道和道岔運(yùn)行3工況及對(duì)應(yīng)的3個(gè)制動(dòng)工況載荷，結(jié)合有限元集成計(jì)算結(jié)果及材料-結(jié)構(gòu)的耐久性疲勞強(qiáng)度數(shù)據(jù)，開展了輪軸疲勞強(qiáng)度評(píng)價(jià)，結(jié)果表明:彎道運(yùn)行-制動(dòng)工況下是輪軸疲勞強(qiáng)度考核的最危險(xiǎn)工況;該工況下車軸輪座內(nèi)側(cè)是von Mises應(yīng)力幅最大部位，但在C=97.5％下其疲勞耐久性強(qiáng)度的可靠度大于0.9999;考察車輪徑向應(yīng)力幅，輻板外側(cè)向輪輞過(guò)渡部位是徑向應(yīng)力幅值最大部位，但在置信度C=97.5％下疲勞

4、耐久性強(qiáng)度的可靠度大于0.999;考察車輪主應(yīng)力范圍，同樣揭示輻板外側(cè)向輪輞過(guò)渡部位是主應(yīng)力范圍最大部位，但在置信度C=97.5％下疲勞耐久性強(qiáng)度的可靠度大于0.999。
　　(3)探索了輪軸譜載荷的疲勞可靠性分析方法?；谝欢尉€路檢測(cè)輪軌接觸譜載荷，應(yīng)用“二次多項(xiàng)式”回歸方法，經(jīng)過(guò)“2n+1”（n為輪對(duì)模型中的主動(dòng)力元素個(gè)數(shù)）次有限元集成計(jì)算，獲得了輪軸關(guān)鍵部位的載荷-應(yīng)力轉(zhuǎn)換方程，獲得該部位相應(yīng)的譜應(yīng)力;進(jìn)而應(yīng)用超長(zhǎng)疲勞壽命可

5、靠性分析法，完成了疲勞可靠性分析評(píng)價(jià)。結(jié)果表明:輪座內(nèi)側(cè)仍然是車軸譜載荷下當(dāng)量von Mises應(yīng)力幅最大的部位，但在在97.5％置信度、400萬(wàn)km壽命下，可靠度仍然大于0.999。剪應(yīng)力幅是車輪疲勞損傷速度最快因素。與前面設(shè)計(jì)疲勞強(qiáng)度考核結(jié)果不同，車輪外側(cè)向輪轂過(guò)渡部位是車輪輻板最危險(xiǎn)部位，輪轂孔內(nèi)側(cè)邊緣是該車輪輪轂的最危險(xiǎn)部位，但在期望置信度97.5％水平、壽命大于400萬(wàn)km條件下，其可靠度仍然大于0.999;踏面以下1.5mm