由车轴轴承内圈蠕滑引起损伤的研究

内圈蠕滑是滚动轴承损伤的一种表现形式,它会引起车轴的磨耗,甚至由于轴承发热引起热熔着及车轴损坏。文章介绍了采用试验装置,实施高速列车用车轴轴承内圈的蠕滑再现试验,研究了以内圈蠕滑为起点的车轴及轴承损伤的过程。指出了为防止内圈蠕滑,轴承内圈与车轴之间应保持适当的过盈量;为防止轴承发热损伤,应装备轴承温度监测系统,这两项工作都是至关重要的。     

轮轴装配过盈量与车轴计算应力值的相关性研究

为研究机车车辆轮轴接触面的应力值与过盈量之间的关系特征,应用基于弹性力学的传统接触应力计算式和有限元的计算方法进行了分析。根据采集的11个车轴截面的应力值与对应的过盈值绘制出曲线图,并采用数值分析方法计算线性相关系数r。分析结果表明,车轴的轮轴配合面及其附近区域的计算应力值与过盈量之间都存在良好的线性相关性,且轮轴配合区域的应力值受过盈值上升的影响较大,车轴其他区域应力值所受的影响较小。     

车轴轴承的微动磨损的发生机理

车轴轴承的微动磨损是车辆轴承的内圈与决定车轴轴承轴向的安装位置的后盖的接触部,由于微小的相对滑移运动导致的损伤。假设微动磨损产生的金属磨耗粉末侵入车轴轴承内,则或者致使轴承磨损,或使润滑剂劣化。本文介绍了首先运用实体车轴轴承再现微动磨损,调查了由于微动磨损导致的轴承磨损状态。测量了轴承内圈与后盖接触面间的压力分布情况。研究了轴承发生微动磨损的相关机理。     

高速变轨距动车组转向架滑动套配合量影响研究

某新型高速变轨距动车组变轨机构中车轮、滑动套和车轴存在多层圆筒配合,为深入了解配合量对滑动套接触压力以及结构应力的影响,分别采用弹性力学和有限元分析的方法对其进行求解,并分析了不同配合量对接触压力和结构应力的影响。结果表明:除接触边缘区域,车轮-滑动套接触压力与配合面过盈量成正线性关系;滑动套-车轴间隙量对滑动套内孔面结构应力影响显著,其实际间隙值由于车轮-滑动套过盈配合的压缩作用而小于设计值,所以设计间隙量时建议考虑车轮-滑动套过盈配合的压缩作用。     

利用硬质涂覆膜抑制车轴轴承的微动磨损

车轴轴承在承受径向载荷并转动时,与轴承过盈装配的车轴会产生弯曲,车轴轴承内圈与后盖的接触面就会产生因微小相对滑动而引起的损伤即"微动磨损"。微动磨损产生的金属磨耗粉末一旦进入轴承内部,将引起车轴轴承磨损,或使润滑剂出现老化问题。文章介绍在轴承后盖与内圈的接触面上实施硬质涂覆膜处理,然后进行车轴轴承的台架旋转试验的结果。评价了利用硬质覆膜以抑制轴承微动磨损的效果,指出:使用摩擦因数低、硬度高且与基体材料可以形成密合性较高的硬质覆膜,可以防止车轴轴承的微动磨损。     

大轴重机车车轴疲劳强度计算分析

依据动力车轴设计方法最新标准TB/T 2395—2008对某30 t机车车轴进行校核分析,给出了具体的计算步骤,然后利用有限元法对其进行验证,经对比分析得出该车轴疲劳强度满足设计要求,同时分析了应力值出现差异的原因。通过设置不同过盈量,计算得出过盈量对轮轴配合处应力值有很大影响。     

用声学法评估货车转向架侧架状态的可能性研究

机车车辆重要零部件的运行安全性的高低是根据其材料中是否存在诸如裂纹、缩孔等宏观金属缺陷来判断的。通常,借助于传统的无损检验方法可发现此类宏观缺陷,但一些基本因素即并未被考虑,比如在运用中的侧架金属材料中所发生的微观缺陷的发展过程。这些微观缺陷潜伏时间的长短是不知道的,也不可能由传统的探伤方法来确定。本文的目的就是要研发一种超声波方法来评估货车转向架侧架金属在缺陷发展前期的状态。金属损伤积累到形成明显的裂纹(缺陷发展前的状态,或者破坏前的状态)会使金属的组织特性发生许多改变。物理声学特性对这些改变非常敏感。本文旨在介绍研制开发出一种技术检验方法。该检验方法就是要对累积的运用损伤用测量计算装置来进行探测。文中提出了用表征侧架各点上测得的弹性波速度比值作为指标。其中,弹性波的速度值由声波从发射器到接收器之间的时间来确定。同时,检验还使用了专门的具有温度补偿的分离-合并转换器,这种转换器可保证传播延时时间的测量绝对误差值处于±2 ns。文中描述了就侧架金属试样(20ГЛ铸钢)进行了机械试验和表面波探测。试验表明,在接近损坏前状态的金属内,声波速度相对于原始速度会下降2%。由直接从经过不同运用期限的侧架上获得的试验数据证明了了声学检验法对金属缺陷前状态有很高的敏感性。显然,文中所列出的声学数据非常客观地反映了运用损伤累积这样的事实,而且这些数据资料也能解决环境条件很苛刻的诊断任务。此外,所提出的评估侧架金属状态的方法的可靠性可借助测量手段而得到保证,故已可以将其应用于实践中。     

孔周含初拉应力的带孔板与实心轴过盈接触变形的轴对称平面应力理想弹...

按小变形假定，导出了与现有文献不尽相同的孔体与轴过盈接触变形的轴对称平面应力弹性解；并着重导出了孔周含初拉应力的带孔板与实心轴过盈接触变形的轴对称平面应力理想弹塑性解。结果证明，由于初应力与过盈压力在塑性变形中的耦合，使得一定的过盈压力或卸载残余应力所对应的过盈量大为增加。这一结果可供薄板冷扩孔参数计算时考虑。     

车轮扁疤引发附加冲击力对车轴应力谱影响的研究

根据低接头冲击力公式与扁疤冲击速度公式,引入了一种简化的扁疤冲击力计算公式。为求得含扁疤冲击时车轴危险截面的应力,利用Koettgen虚应力求解策略,将左轮和右轮的横向、垂向随机轮轨作用力与扁疤冲击力解耦分别进行线弹性有限元计算,然后对应力分量叠加,利用Neuber缺口应力修正算法计算局部应力应变历程。本文根据数值仿真求解车轴应力谱的思路,利用上述方法计算了含扁疤冲击时车轴危险截面的应力谱,为疲劳可靠性评定提供了依据。     

高速列车空心轴表面裂纹前缘应力强度因子解析模型

高速列车运行中其车轴可能受到硬物的高速冲击造成缺口,由于缺口所造成的应力集中会在车轴表面萌生疲劳裂纹,如果没有及时发现而继续使用,车轴会受到扰动载荷的作用,导致表面裂纹不断扩展,直至发生断裂。对车轴的疲劳断裂问题进行研究时,可通过应力强度因子进行断裂安全分析。由于空心轴的使用越来越广泛,其裂纹扩展问题也成为了研究的重点。空心车轴与实心车轴相比,表面裂纹情况更加复杂,无法利用已有公式计算出应力强度因子的解。通过对实心轴表面裂纹应力强度因子解析式进行修正,得出空心轴表面裂纹应力强度因子,将其与Carpinteri通过有限单元法得到的应力强度因子进行比较。结果表明,空心轴半椭圆表面裂纹应力强度因子解析模型具有较高的精度,为空心轴裂纹扩展的进一步研究提供了参考。     

刚体与弹性半空间重力正向碰撞界面应力特征

刚体与弹性半空间在重力作用下无初速度的接触过程可用碰撞作用描述;碰撞(接触)界面几何形状由刚体接触部分的廓形决定,弹性半空间接触界面各质点元获得刚体重力作用的速度激励后形成应力波向半空间深部传播;碰撞全过程刚体在重力与接触界面反力共同作用下先后经历加速与减速阶段。通过对无初速度的无限长圆柱体在重力作用下侧面与弹性半空间正向碰撞过程的界面应力特征进行分析,推导界面及界面质点元应力脉冲形成过程及其时(碰撞作用时间)、域(界面宽度)规律,为恒定动力作用的有限边界正向碰撞界面应力研究提供参考。     

高速动车用车轴

随着运行速度的提高，车轴所承受的垂直载荷和水平载荷也相应增加，因此必须十分重视车轴的疲劳设计问题。日本在修订ＪＩＳ（日本工业标准）车轴疲劳设计基准时，得出了车轴运行时的实际作用应力σａ与静态应力σｓｔ之比的最大值与走行速度之间的关系式。按此式计算，新干线高速动车在速度为３００ｋｍ／ｈ时的实际作用应力σａ＝６５ＭＰａ，而经高频淬火处理的新干线动车车轴发生微细疲劳裂纹时的极限应力约为１００ＭＰａ，说明     

机车轮对装配应力的数值分析

提出了一套模拟车轮装配全过程的数值分析程序，分析轮对配合面内的接触应力分布，在轴对称模型基础上，模拟分析了整体直辐板车轮与车轴之间的过盈配合接触现象，详细地讨论了过盈配公差和加工精度对配合面内的接触应力分面和摩擦滑动的影响；在三维模型基础上，模拟分析了论心－轮箍型斜辐板车轮与车轴的两个过盈配合面内的接触压力分布，研究了不同过盈配合量，轮箍厚度和垂向外载荷对接触压应力分布的影响。     

内圈蠕变引起的车轴轴承损伤进程的研究

车轴轴承内圈“蠕变”现象会导致内圈绕着车轴“旋转,”它是轴承磨损和发热的一个潜在的原因。人们仍不清楚内圈蠕变开始后车轴和轴承是如何迅速恶化的。文章用与实物等大的铁路车辆轴承在实验室进行了内圈蠕变仿真试验,调查了以内圈蠕变为起点的轴承损伤进程。试验结果揭示了轴承温度、振动以及车轴外径与内圈内径之间间隙的变化关系,并对内圈蠕变作出了预测。     

高速列车空心轴的边缘效应及微动分析

利用有限元ANSYS软件仿真与弹性力学理论对比分析某高速列车轴箱轴承与空心轴过盈配合产生的边缘效应,研究了车轴空心系数对边缘效应应力集中程度的影响规律,同时结合微动磨损理论分析增大车轴孔径在配合边缘区产生裂纹的工程现象,研究表明,空心车轴的空心系数不宜超过0.5,研究结果为空心车轴的设计、运用提供理论参考。     

机车通过曲线道岔时轮对过盈配合面的应力及微动滑移分布特性

机车轮对从直线钢轨导向曲线道岔平稳运行时,轮对过盈配合面应力及微动滑移分布特性比直线行驶状态复杂得多,给机车轮对安全运行带来了安全隐患。基于Abaqus软件模拟机车轮对平稳通过曲线道岔的运行过程,比较直线行驶和过曲线道岔时过盈配合面应力分布特性以及机车通过曲线道岔不同位置时过盈配合面应力分布特性,并比较过盈配合面周向和轴向微动滑移分布特性以及不同曲线道岔位置时微动滑移特性。研究结果表明:直线行驶和曲线行驶径向应力最大值都出现在配合面中部,直线行驶时径向应力在距离两侧0~30 mm的范围由外向内突然变小;轮对在曲线道岔平稳运行时,过盈配合面内侧径向应力值逐渐变大,外侧径向应力逐渐变小,内外侧径向应力差值变大;轮对在曲线道岔运行时的周向和轴向滑移幅度随着行驶时间的增加逐渐变大,过盈配合面两侧滑移值远大于中间滑移值,且曲线道岔运行距离越长滑移越明显。     

变轨距轮对轴套式花键的设计

介绍了轴套式花键的功能、结构及材料选择,并对花键的渐开线齿进行了强度的理论计算。过盈量的大小不仅决定了轴套式花键能否可靠传递轮轴间的扭矩,而且决定了轴套与车轴过盈配合面间的应力大小,对过盈量进行了理论和有限元计算,同时还对轴套式花键进行了疲劳强度校核。计算和分析表明:选择轴套式花键来传递轮轴间的扭矩不仅大大降低了对车轴材料的性能要求,而且是切实可行的。     

接触网综合作业车轴装制动盘过盈量的分析研究

接触网综合作业车的车轴与制动盘采用过盈配合连接,过盈量的设计是否合理决定了制动盘压装的成功率和车辆制动的可靠性和稳定性。通过理论计算和有限元仿真分析两种途径,对车轴与制动盘过盈量、压装力进行校核,并通过压装试验验证了设计方法的可行性。     

车轴设计参数对轴毂配合接触压力影响的研究

在铁道车辆中,轴毂间配合的接触压力,不仅是研究微动损伤的重要参数,而且也是保证轮轴间扭矩的传递、抵抗轮轴相对运动的重要因素.本文以空心车轴和车轮为研究对象,利用有限元软件ABAQUS,建立轮轴有限元模型,考虑轮轴间过盈配合,在高应力梯度区细化网格,详细研究空心车轴轮座区的设计参数对接触压力的影响.这些参数包括过盈量、过渡圆弧半径、轮毂悬伸量、轮座与轴身直径比和空心度,以及使用条件下的摩擦系数、轮轴温度和轮对旋转速度.结果表明,过盈量对轴毂配合接触压力的影响较大,应慎重选择;过渡圆弧半径和轮毂悬伸量显著影响轴毂接触边缘的接触压力;其他设计参数对轴毂间接触应力的影响较小.     

刚体与弹性半空间正向碰撞界面应力脉冲特征

通过对无限长圆柱体侧面与弹性半空间正向碰撞时的界面应力脉冲特征进行分析,基于圆柱体、接触界面以及弹性半空间的物理及几何参数,建立圆柱体的运动方程,得出圆柱体运动状态参数,推导界面及界面质点元应力脉冲表达式,揭示应力脉冲特征,研究成果可为有限边界的碰撞界面应力研究提供参考。