鐵路重載貨車(chē)車(chē)輪輻板熱機(jī)疲勞強(qiáng)度評(píng)價(jià)方法.pdf

1、根據(jù)中國(guó)鐵路運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)和實(shí)際需要，在貨物運(yùn)輸方面將以發(fā)展重載運(yùn)輸作為主攻方向。提高軸重是重載列車(chē)降低運(yùn)行成本、增加運(yùn)能的最有效的措施，是今后我國(guó)鐵路重載運(yùn)輸?shù)闹饕Ｊ?。隨著鐵路貨車(chē)軸重的提升，車(chē)輪踏面制動(dòng)熱負(fù)荷和輪軌作用機(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。
　　迄今為止，對(duì)貨車(chē)車(chē)輪的疲勞設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)是采用輪軌作用機(jī)械載荷得出輻板疲勞應(yīng)力后，用疲勞極限加以評(píng)估的無(wú)限壽命方法。然而，如我國(guó)大量的840D車(chē)輪輻板(孔)

2、疲勞裂損實(shí)例表明，車(chē)輪踏面制動(dòng)熱負(fù)荷所產(chǎn)生的熱應(yīng)力與機(jī)械應(yīng)力的疊加是導(dǎo)致疲勞失效的原因。因此，對(duì)踏面制動(dòng)貨車(chē)車(chē)輪而言，應(yīng)考慮制動(dòng)熱負(fù)荷和輪軌作用機(jī)械載荷以及它們的共同作用，采用有限壽命方法進(jìn)行疲勞設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)。
　　基于上述背景，本論文以鐵路重載貨車(chē)車(chē)輪為主要研究對(duì)象，研究了車(chē)輪輻板熱機(jī)疲勞強(qiáng)度評(píng)價(jià)方法。主要研究工作包括：
　　1.對(duì)不同國(guó)家車(chē)輪用鋼標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)，分析車(chē)輪用鋼的力學(xué)性能以及軸重對(duì)性能的要求，研究分析含碳量和含

3、硅量對(duì)車(chē)輪用鋼疲勞性能的影響，分析鐵路重載貨車(chē)車(chē)輪用鋼選擇方法。
　　2.采用模擬空氣制動(dòng)較為成熟的牽引電算軟件，仿真得出HXD2型電力機(jī)車(chē)單機(jī)牽引萬(wàn)噸重載列車(chē)在大秦線上運(yùn)行的列車(chē)制動(dòng)力或制動(dòng)功率時(shí)間歷程，這為車(chē)輪輻板的熱應(yīng)力計(jì)算提供了準(zhǔn)確的制動(dòng)熱負(fù)荷依據(jù)。
　　3.基于UIC510-5標(biāo)準(zhǔn)，確定重載貨車(chē)車(chē)輪輪軌機(jī)械載荷工況，考慮輪軸過(guò)盈配合以及踏面的磨耗情況，采用有限元方法數(shù)值模擬車(chē)輪輻板機(jī)械應(yīng)力及其分布狀態(tài)。
　　

4、4.基于車(chē)輪熱處理工藝的目的和過(guò)程，建立不同輪輞厚度和不同軸重車(chē)輪的熱處理工藝有限元仿真模型，分析由于熱處理產(chǎn)生的車(chē)輪輻板殘余應(yīng)力形成機(jī)制和分布狀態(tài)。
　　5.以牽引電算確定的大秦線路全程制動(dòng)功率時(shí)間歷程作為輸入，綜合考慮車(chē)輪踏面磨耗、輪軸過(guò)盈配合、熱處理后的殘余應(yīng)力等，采用彈塑性有限元方法，對(duì)車(chē)輪的溫度場(chǎng)、熱應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)關(guān)系進(jìn)行數(shù)值模擬，分析制動(dòng)后殘余應(yīng)力在車(chē)輪中重新分配狀況以及后續(xù)制動(dòng)中的殘余應(yīng)力變化，為車(chē)輪輻板疲勞累

5、積損傷評(píng)價(jià)和壽命預(yù)測(cè)提供應(yīng)力條件。
　　6.基于車(chē)輪輪軌機(jī)械應(yīng)力、制動(dòng)熱應(yīng)力及殘余應(yīng)力分析結(jié)果，得出用于車(chē)輪輻板疲勞分析的可能應(yīng)力組合工況，采用名義應(yīng)力法，建立車(chē)輪輻板熱機(jī)疲勞壽命預(yù)測(cè)模型，分析在不同輪輞厚度和疲勞強(qiáng)度降低系數(shù)下輻板的疲勞累積損傷，結(jié)合車(chē)輪的磨耗規(guī)律，預(yù)測(cè)輻板的抗疲勞薄弱部位和疲勞壽命。
　　論文對(duì)影響重載貨車(chē)車(chē)輪疲勞強(qiáng)度的內(nèi)在因素(熱處理殘余應(yīng)力，疲勞強(qiáng)度減低系數(shù))和外部因素(輪軸過(guò)盈配合，踏面磨耗，輪軌機(jī)