低溫服役條件下高速動(dòng)車組車輪沖擊疲勞壽命研究.pdf

1、高速動(dòng)車組的車速越來(lái)越快，線路環(huán)境越來(lái)越嚴(yán)酷，而車輪是高速動(dòng)車組關(guān)鍵零部件之一，對(duì)其安全性和可靠性的要求也越來(lái)越高。現(xiàn)階段使用的高速動(dòng)車組車輪在常溫下性能尚可，而在低溫下易形成踏面擦傷，其在低溫條件下是否安全可靠也并未進(jìn)行過(guò)驗(yàn)證。因此，以低溫服役條件下高速動(dòng)車組車輪為研究對(duì)象，對(duì)車輪擦傷機(jī)理及影響、車輪形成擦傷后引起輪軌沖擊及車輪擦傷后引起周期性輪軌沖擊導(dǎo)致車輪疲勞破壞等進(jìn)行分析，對(duì)中國(guó)高速動(dòng)車組的運(yùn)行安全具有重要的工程意義。
　

2、　以哈爾濱至大連客運(yùn)專線CRH5型高寒動(dòng)車組為研究對(duì)象，應(yīng)用受力分析及故障樹分析確定導(dǎo)致動(dòng)車組車輪踏面擦傷的原因;應(yīng)用有限元法，考慮輪軌間非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)、輪軌與環(huán)境間的熱對(duì)流及輪軌自身的熱輻射影響，考慮材料特性隨溫度變化的影響，采用直接耦合法建立三維輪軌接觸彈塑性熱-結(jié)構(gòu)耦合有限元模型，分析車輪踏面擦傷的機(jī)理，并研究不同低溫環(huán)境溫度、摩擦系數(shù)及相對(duì)滑動(dòng)/轉(zhuǎn)動(dòng)速度對(duì)車輪踏面擦傷的影響;應(yīng)用解析法分析車輪踏面擦傷后產(chǎn)生輪軌沖擊的原因，為后續(xù)進(jìn)

3、行低溫條件下車輪踏面擦傷引起輪軌沖擊分析提供依據(jù)。
　　根據(jù)哈爾濱至大連客運(yùn)專線CRH5型高寒動(dòng)車組的基本參數(shù)，基于多體動(dòng)力學(xué)軟件SIMPACK建立車輛-軌道系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，考慮車輪徑向尺寸變化對(duì)輪軌接觸的影響，采用變輪徑法模擬車輪踏面擦傷，應(yīng)用變化懸掛參數(shù)法模擬低溫變化，分析車輪單處、兩處擦傷產(chǎn)生的輪軌沖擊響應(yīng)，并對(duì)車輪存在擦傷時(shí)的低溫環(huán)境溫度、擦傷長(zhǎng)度、車速等因素變化對(duì)輪軌沖擊的影響進(jìn)行分析。給出哈爾濱至大連客運(yùn)專線CRH5

4、型高寒動(dòng)車組車輪踏面擦傷的容許限度，為高速動(dòng)車組擦傷車輪的輪軌沖擊特性研究和分析擦傷車輪疲勞壽命提供條件。
　　基于所獲得的車輪擦傷后輪軌沖擊載荷時(shí)間歷程，將車輛-軌道系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行部分修改，獲得車輪無(wú)擦傷時(shí)的隨機(jī)載荷時(shí)間歷程;依據(jù)材料試驗(yàn)獲得S-N曲線，結(jié)合有限元準(zhǔn)靜態(tài)疊加法，應(yīng)用ANSYSWORKBENCH中FATIGUE對(duì)無(wú)擦傷時(shí)車輪疲勞壽命和有擦傷時(shí)車輪疲勞壽命進(jìn)行對(duì)比分析，進(jìn)而對(duì)擦傷車輪的疲勞壽命進(jìn)行評(píng)價(jià)研究。