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铁路货车轴承温升特性及其试验研究
| 论文题名： | 铁路货车轴承温升特性及其试验研究 |
| 关键词： | 铁路货车轴承;热轴故障;双列圆锥滚子轴承;摩擦功耗;温升模型 |
| 摘要： | 热轴故障是铁路货车运行中较为常见的故障之一。在重载、高速工况下，轴承的摩擦热过大以及轴承散热性能差共同造成轴承温升过高，发生热轴故障。热轴故障轻则导致车辆停车、换轮、摘车，影响货物运输效率、扰乱车辆行车秩序，重则引起燃轴、热切轴等重大事故，严重影响车辆行车安全。为探究铁路货车轴承温升机理及其影响因素，降低热轴故障的发生率，有必要对铁路货车轴承温升特性进行研究。 本文以铁路货车装配的353130B型双列圆锥滚子轴承为研究对象，基于Hertz接触理论，建立圆锥滚子与滚道接触应力数值求解模型和双列圆锥滚子轴承拟静力学模型，对铁路货车轴承进行受力分析。采用局部法，建立铁路货车轴承滚动体与滚道、滚动体与内圈挡边以及滚动体与保持架之间的摩擦功耗计算模型，分析铁路货车轴承工况条件和结构参数对轴承摩擦功耗的影响规律。基于传热学理论，对铁路货车轴承系统进行传热分析。在上述研究的基础上，基于AnsysWorkbench有限元分析软件，建立铁路货车轴承温升仿真模型，分析多因素对铁路货车轴承温升特性的影响规律。最后，在铁路轴承试验台架上开展温升试验，测试轴承在不同载荷、转速下的温升情况，并将试验结果与仿真结果进行对比，对所建模型进行验证。 结果表明：轴承系统温升最高点位于第二列内圈大挡边与滚子球基面接触位置；轴承系统右半部分的温升高于左半部分，第二列轴承的温升也高于第一列轴承；轴承系统内同一表面上的温度分布不均匀。铁路货车轴承的温升随着载荷的增大而增大；随着转速的增大而增大，列车时速每增加12Km/h，轴承外圈温度约上升5.2℃；随着环境温度的升高而增大，环境温度每升高10℃，轴承外圈温度约上升11.8℃；随着内圈大挡边与滚子球基面接触位置的升高而增大，接触位置每升高1mm，轴承外圈温度约上升6.6℃。最后，通过铁路货车轴承温升试验结果与仿真结果对比发现，仿真结果与试验结果变化趋势一致，仿真结果与试验结果的最大误差为13.8%，通过试验验证了所建模型的合理性。本文的研究结果对铁路货车轴承的设计、使用具有一定参考价值。 |
| 作者： | 王世杰 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 张占立;王健 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河南科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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