重載貨車輪對結(jié)構(gòu)強度研究.pdf

1、隨著貨車軸重的提升,車輪踏面制動熱負(fù)荷及輪軌機械載荷均將增大,導(dǎo)致車輪的熱-機疲勞損傷加劇,危及行車安全。為此,本文分析了熱-機耦合現(xiàn)象,求解了各個工況下某一時刻車輪的應(yīng)力狀態(tài),完成靜強度校核和疲勞強度校核。
　　首先,基于EN13103、JIS E4501及TB/T2705-2010標(biāo)準(zhǔn)校核了車軸的靜強度。計算結(jié)果表明,在車軸的軸頸處、輪座處、圓角過渡區(qū)域均小于該部位的許用應(yīng)力,車軸靜強度滿足要求。完成了車輪的靜強度以及疲勞強度

2、的校核,計算新車輪及磨耗到限車輪在三種工況下,即直線運行工況、曲線運行工況、過道岔工況車輪的等效應(yīng)力,最小為196MPa,最大為255MPa,均小于材料的許用應(yīng)力,結(jié)果表明,靜強度滿足需求?；贖aigh-Goodman曲線校核了車輪的疲勞強度,數(shù)據(jù)樣點均落在包絡(luò)線以內(nèi),表明疲勞強度滿足要求。
　　其次,采用有限元方法,完成了輪軸過盈配合應(yīng)力和輪軌接觸壓力分析。分析了最大過盈量、最小過盈量時輪軸壓裝力、Von-mises應(yīng)力以及緊

3、固度,計算結(jié)果表明,輪軸壓裝力、von-mises應(yīng)力與過盈量及壓裝力呈正相關(guān);分析了不同軸重時輪軌接觸壓力的變化,給出了軸重與輪軌接觸壓力之間的計算式。
　　然后,在Ansys Workbench軟件中分別對新車輪和磨耗到限車輪完成了八個工況下車輪溫度分布和熱應(yīng)力計算,分析了環(huán)境溫度、坡道(長度及坡度)對制動溫升以及熱應(yīng)力的影響。計算結(jié)果表明,環(huán)境溫度對制動溫升的影響僅為10℃左右,在長大坡道制動工況條件下,最大等效應(yīng)力為144

4、 MPa,緊急制動條件下,最大等效應(yīng)力為545 MPa,但是均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于許用應(yīng)力,因此,在單獨受到熱載荷時車輪靜強度滿足要求。為了研究鐵路貨車閘瓦制動溫升對車輪的影響,解決閘瓦熱動過程中可能發(fā)生車輪疲勞破壞的現(xiàn)象,采用了曲線擬合法將溫度參數(shù)化。
　　最后,對車輪在熱載荷與機械載荷共同作用下的強度進(jìn)行了分析,結(jié)果表明,此工況下的應(yīng)力比機械載荷或熱載荷單獨作用時的應(yīng)力都大。熱載荷產(chǎn)生的影響要大于機械載荷產(chǎn)生的影響。在磨耗到限車輪在緊急制