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原文传递重载货车轮对结构强度研究

论文题名：	重载货车轮对结构强度研究
关键词：	重载货车轮;结构强度;温度分布;热应力;疲劳破坏
摘要：	随着货车轴重的提升,车轮踏面制动热负荷及轮轨机械载荷均将增大,导致车轮的热-机疲劳损伤加剧,危及行车安全。为此,本文分析了热-机耦合现象,求解了各个工况下某一时刻车轮的应力状态,完成静强度校核和疲劳强度校核。　　首先,基于EN13103、JIS E4501及TB/T2705-2010标准校核了车轴的静强度。计算结果表明,在车轴的轴颈处、轮座处、圆角过渡区域均小于该部位的许用应力,车轴静强度满足要求。完成了车轮的静强度以及疲劳强度的校核,计算新车轮及磨耗到限车轮在三种工况下,即直线运行工况、曲线运行工况、过道岔工况车轮的等效应力,最小为196MPa,最大为255MPa,均小于材料的许用应力,结果表明,静强度满足需求。基于Haigh-Goodman曲线校核了车轮的疲劳强度,数据样点均落在包络线以内,表明疲劳强度满足要求。　　其次,采用有限元方法,完成了轮轴过盈配合应力和轮轨接触压力分析。分析了最大过盈量、最小过盈量时轮轴压装力、Von-mises应力以及紧固度,计算结果表明,轮轴压装力、von-mises应力与过盈量及压装力呈正相关;分析了不同轴重时轮轨接触压力的变化,给出了轴重与轮轨接触压力之间的计算式。　　然后,在Ansys Workbench软件中分别对新车轮和磨耗到限车轮完成了八个工况下车轮温度分布和热应力计算,分析了环境温度、坡道(长度及坡度)对制动温升以及热应力的影响。计算结果表明,环境温度对制动温升的影响仅为10℃左右,在长大坡道制动工况条件下,最大等效应力为144 MPa,紧急制动条件下,最大等效应力为545 MPa,但是均远远小于许用应力,因此,在单独受到热载荷时车轮静强度满足要求。为了研究铁路货车闸瓦制动温升对车轮的影响,解决闸瓦热动过程中可能发生车轮疲劳破坏的现象,采用了曲线拟合法将温度参数化。　　最后,对车轮在热载荷与机械载荷共同作用下的强度进行了分析,结果表明,此工况下的应力比机械载荷或热载荷单独作用时的应力都大。热载荷产生的影响要大于机械载荷产生的影响。在磨耗到限车轮在紧急制动过道岔工况中,采用Haigh-Goodman曲线校核疲劳强度过程中,部分样本点已经超出了包络线范围,表明此时车轮疲劳强度已经不能满足要求。
作者：	胡敬轩
专业：	机械工程
导师：	商跃进
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文