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波动冲击载荷下高速列车轴箱轴承疲劳寿命研究
| 论文题名： | 波动冲击载荷下高速列车轴箱轴承疲劳寿命研究 |
| 关键词： | 高速列车;轴箱轴承;波动载荷;车辆试验 |
| 摘要： | 轴箱轴承作为高速列车传动系统中的重要部件，其运行状态直接影响列车的运行安全，因此对轴箱轴承的疲劳寿命进行研究，对轴箱轴承运行状态进行评估具有重要的意义。为了准确的对铁路轴箱轴承的疲劳寿命进行评估，本文考虑轴箱轴承由于轨道不平顺、车轮扁疤等引起的波动冲击载荷。对轴箱轴承的剩余使用寿命进行评估，并对轴箱轴承保持架的动态性能进行研究。 本研究主要内容包括：⑴从滚动轴承疲劳寿命的理论基础出发，针对高铁列车轴箱使用的双列圆锥滚子轴承，建立了其静力学求解模型。通过计算轴承内部滚子与滚道之间的接触载荷，对轴承的额定寿命进行研究，对影响轴承疲劳寿命的主要因素进行分析，为剩余寿命的预测奠定理论基础。⑵通过建立垂向列车动力学系统，结合铁路线路工况，得到轴箱轴承真实动载荷，对轴箱轴承的剩余使用寿命进行计算和评估。并对轴箱轴承中使用的塑料保持架进行失效分析。结合有初始缺陷的轴承疲劳试验，搭建轴承经验寿命模型，对轴承剥落后的剩余使用寿命进行评估。⑶根据本文分析，可以发现轴承额定寿命随径向载荷的增加呈幂函数下降趋势。随着轴向载荷的增加，承受轴向载荷后方的一列额定寿命呈现出先增加后下降的趋势，轴向载荷前方的一列额定寿命呈现线性下降的趋势。轴承的径向游隙的增加会明显降低轴承的额定寿命；通过车辆-轴承耦合系统分析得到了轴承动态径向载荷，其波动幅值最高达到一系悬挂力的3.6倍；通过分析车轮扁疤造成的冲击对轴承塑料保持架的影响，得到滚子与保持架横梁的碰撞力和碰撞频次随冲击加速度和冲击作用时间的增加呈指数函数趋势增加，加速了保持架的疲劳断裂。由保持架冲击强度和弯曲强度分析可知，当轮轴冲击加速度达到158g时会导致文中保持架的直接断裂；利用有初始剥落的轴承疲劳试验，对轴承滚道剥落过程进行记录，找到轴承振动值和缺陷尺寸的关系、缺陷尺寸和剥落快慢的关系。搭建的经验寿命模型可以为列车轴箱轴承的最终失效判断提供准确的依据。综合以上分析内容，可以更全面的对高速列车轴箱轴承疲劳寿命进行评估。 |
| 作者： | 黄运生 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 孙立明;邓四二 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河南科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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