鐵路重載貨車車輪輻板熱機(jī)疲勞強(qiáng)度評價(jià)方法.pdf

1、根據(jù)中國鐵路運(yùn)營特點(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降低運(yùn)行成本、增加運(yùn)能的最有效的措施，是今后我國鐵路重載運(yùn)輸?shù)闹饕Ｊ健ｋS著鐵路貨車軸重的提升，車輪踏面制動熱負(fù)荷和輪軌作用機(jī)械載荷均將增大，導(dǎo)致車輪的熱機(jī)疲勞損傷加劇，危及行車安全。
　　迄今為止，對貨車車輪的疲勞設(shè)計(jì)評價(jià)是采用輪軌作用機(jī)械載荷得出輻板疲勞應(yīng)力后，用疲勞極限加以評估的無限壽命方法。然而，如我國大量的840D車輪輻板(孔)

2、疲勞裂損實(shí)例表明，車輪踏面制動熱負(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，對踏面制動貨車車輪而言，應(yīng)考慮制動熱負(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)評價(jià)。
　　基于上述背景，本論文以鐵路重載貨車車輪為主要研究對象，研究了車輪輻板熱機(jī)疲勞強(qiáng)度評價(jià)方法。主要研究工作包括：
　　1.對不同國家車輪用鋼標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)，分析車輪用鋼的力學(xué)性能以及軸重對性能的要求，研究分析含碳量和含

3、硅量對車輪用鋼疲勞性能的影響，分析鐵路重載貨車車輪用鋼選擇方法。
　　2.采用模擬空氣制動較為成熟的牽引電算軟件，仿真得出HXD2型電力機(jī)車單機(jī)牽引萬噸重載列車在大秦線上運(yùn)行的列車制動力或制動功率時間歷程，這為車輪輻板的熱應(yīng)力計(jì)算提供了準(zhǔn)確的制動熱負(fù)荷依據(jù)。
　　3.基于UIC510-5標(biāo)準(zhǔn)，確定重載貨車車輪輪軌機(jī)械載荷工況，考慮輪軸過盈配合以及踏面的磨耗情況，采用有限元方法數(shù)值模擬車輪輻板機(jī)械應(yīng)力及其分布狀態(tài)。
　　

4、4.基于車輪熱處理工藝的目的和過程，建立不同輪輞厚度和不同軸重車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功率時間歷程作為輸入，綜合考慮車輪踏面磨耗、輪軸過盈配合、熱處理后的殘余應(yīng)力等，采用彈塑性有限元方法，對車輪的溫度場、熱應(yīng)力場和應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)關(guān)系進(jìn)行數(shù)值模擬，分析制動后殘余應(yīng)力在車輪中重新分配狀況以及后續(xù)制動中的殘余應(yīng)力變化，為車輪輻板疲勞累

5、積損傷評價(jià)和壽命預(yù)測提供應(yīng)力條件。
　　6.基于車輪輪軌機(jī)械應(yīng)力、制動熱應(yīng)力及殘余應(yīng)力分析結(jié)果，得出用于車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，建立車輪輻板熱機(jī)疲勞壽命預(yù)測模型，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)合車輪的磨耗規(guī)律，預(yù)測輻板的抗疲勞薄弱部位和疲勞壽命。
　　論文對影響重載貨車車輪疲勞強(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(輪軸過盈配合，踏面磨耗，輪軌機(jī)