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基于温度特性高速列车车轴-轴承弛缓机理研究
| 论文题名： | 基于温度特性高速列车车轴-轴承弛缓机理研究 |
| 关键词： | 温度特性;高速列车;车轴-轴承弛缓;温升分析;有限元仿真 |
| 摘要： | 随着中国高速铁路的蓬勃发展，高速列车已成为公众出行的一种重要选择，列车的安全问题就成为关系到公共安全的重要问题，而机车车轴-轴承弛缓是影响列车安全的一个重要因素，虽然国内外众多学者已经意识到轴承弛缓所带来的危害，但对弛缓问题的研究仅停留在开发监测装置、避免人为失误层面，未从机理上对机车车轴-轴承弛缓现象进行揭示，难以获得从根本上抑制弛缓的措施，为此对高速列车车轴-轴承弛缓产生的机理进行研究具有很强的理论及实际意义。 针对列车车轴-轴承弛缓问题，从温度角度来研究并揭示弛缓可能产生的机理，并提出预防措施。 基于装配单元不同材料的热物理力学特性可能对弛缓产生的影响，使用Diamond TMA型热机械分析仪对车轴-轴承各关键零部件材料的线膨胀系数进行测定，拟合出车轴-轴承各关键零部件材料的线膨胀系数曲线，并获得线膨胀系数与温度的关系式，通过分析各种材料的线膨胀系数，从热物理力学特性角度分析了在温度升高的作用下存在弛缓的可能性; 基于轴承温升的热源分析，根据列车车轴轴承的实际工况，确定了圆锥滚子轴承的载荷及边界条件，结合ABAQUS有限元分析软件对轴承进行建模，按照列车速度为380km/h、350km/h、300km/h、250km/h、200km/h以及120km/h五种工况进行分析计算，对比各工况下圆锥滚子轴承各零部件的温度场，总结出不同列车速度下不同轴承部件的温度场分布情况，得出装配单元组件各自温升差异:一定转速下滚动体的温升最高，轴承外圈次之，轴承内圈最低;随着列车速度的提高，轴承各部件的温度均逐渐升高，列车速度每提高100km/h，对轴承内圈和外圈而言，温度升高大约5℃，对滚动体而言，温度升高大约28℃; 根据有限元仿真得出的轴承温度分布情况，采用ABAQUS有限元分析对该温度范围内的车轴、轴承内圈进行温升与膨胀量匹配计算，得出不同温升情况下车轴和轴承内圈各自的膨胀量，进而采用试验方法，将车轴与轴承内圈实物进行温升试验，使用激光三角反射位移传感器实时采集位移数据，得出温升范围内的车轴和轴承内圈的膨胀量，结合有限元仿真和试验的结果，分析温升对车轴-轴承内圈过盈量的影响，总结出温度对车轴-轴承弛缓的影响，并给出预防弛缓的措施。 |
| 作者： | 刘义辉 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 孙杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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