货车车轮辐板裂纹的原因及防范措施

1 问题的提出 为适应国民经济的发展,满足货运市场的需求,铁路货车快速化、重载化已成为当前货车发展的必然趋势.车轮故障已成为影响货车发展的重要因素,其中车轮辐板裂纹问题尤其突出.据不完全统计,轮对辐板裂纹(含辐板孔裂纹)数占轮对总数的30%左右.轮径越小的轮对辐板及辐板孔裂纹越多,并且裂纹越深越长.从材质上看,辗钢轮辐板裂纹(含辐板孔裂纹)占辗钢轮对的33.21%,占辗钢轮辐板故障的85%以上.大部分裂纹为辐板孔两端沿圆周方向的裂纹,少数为辐板孔上下径向裂纹,辐板孔裂纹占辐板裂纹轮对数量的90%以上;铸钢轮辐板裂纹占铸钢轮对的0.2%左右,其裂纹位置在辐板与轮辋的过渡处,呈圆周方向.     

轮对扩展辐板部位探伤技术的升级改造

列车提速后轮对辐板部位裂纹增加,需要对轮对辐板部位探伤,为此进行了扩展辐板部位探伤的改造。     

测力轮对连续测量的理论与实践

轮轨力测量是车辆动力学理论与实践的重要环节，利用现车辐板轮制作连续测力轮对是当今轮轨力测量的一个趋势，由于辐板轮应变复杂，没有直观的有效分析方法，测量组桥存在一定的盲目性，有效叉干扰以及接触点偏移影响等影响。本文从数学、力学、控制论等角度对测力轮对原理进行阐述，引入谐波分析建立辐板轮应变的有效分析方法，创造性地将测量组桥归结于数字滤波器设计，从而提出测力轮对连续测量新方法，在大大降低对贴片点位置要     

机车用铸造钢轮心辐板允许存在的缺陷的探讨

TB/T1400—2005《机车用铸钢轮心技术条件》中规定了辐板上允许存在的缺陷，在机车轮对大修过程中，发现标准中的部分规定在执行中存在不同的理解。分析了轮对大修过程中遇到的问题，讨论了机车用铸钢轮心辐板上允许存在的缺陷及对缺陷的处理。     

反辐板机车轮的生产研制

反辐板机车轮因其辐板形状与常规车轮相反,故称反辐板车轮。本文分析了反辐板机车轮的结构特点,结合成形设备选择成形工艺路线。用商业有限元软件MARC/Superform数值模拟了反辐板机车轮成形过程。合理设计热轧变形工艺参数,保证辐板成形形状,精确设计各部分尺寸余量,从而使这种具有异常形状辐板的车轮加工成形。     

机车用铸钢轮心辐板允许存在的缺陷的探讨

TB/T 1400-2005《机车用铸钢轮心技术条件》中规定了辐板上允许存在的缺陷,在机车轮对大修过程中,发现标准中的部分规定在执行中存在不同的理解。分析了轮对大修过程中遇到的问题,讨论了机车用铸钢轮心辐板上允许存在的缺陷及对缺陷的处理。     

铁路轮轴配合有限元分析

铁路车辆轮轴是采用过盈配合方式组装的。文本以某高速轮对为例，对其过盈配合进行了有限元计算，并对配合面应力及辐板应力等进行了分析。     

基于AutoLISP的S型辐板车轮交互式参数化设计

基于轨道车辆S型辐板车轮结构的几何形状特点,在AutoCAD平台上利用其二次开发环境Visual LISP,使用AutoLISP和DCL语言设计出2种S型辐板车轮的交互式参数化模型对话框,实现在S型辐板车轮结构几何形状优化设计过程中,改变所需参数即可自动生成S型辐板车轮的二维截面图,避免了因车轮结构几何形状改变导致重复绘制截面二维CAD图的缺点,显著提高了S型辐板车轮的绘图效率,为车轮结构三维建模和结构FE应力分析提供了基础几何模型。     

波状辐板车轮形状最优化分析

用变形增长法对波状辐板车轮进行了优化分析，并与实验结果进行了比较，分析与实验取得了较好的一致性，达到了车轮轻量化的要求。     

货车轮对辐板抛丸除锈机的研制

阐明了货车轮对辐板抛丸除锈机的工作原理，介绍了其机械结构和自动控制系统。     

快捷货车车轮辐板疲劳强度研究

基于结构有限元法,分别按欧洲铁路和日本铁路提出的车轮机械设计载荷和载荷工况,对快捷货车车轮辐板的疲劳强度进行分析。计算结果表明车轮辐板疲劳性能满足无限寿命设计准则要求,其疲劳薄弱区域位于辐板内侧面与轮毂圆弧过渡部位。     

Ф840D货车车轮辐板孔疲劳裂纹扩展特性研究

针对目前Ф840D货车车轮辐板孔裂纹故障增多及其可能带来的隐患,本文首先采用有限元方法数值模拟了不同运用条件下车轮的机械应力和制动热应力,其次根据线弹性断裂力学理论研究了辐板孔边裂纹的应力强度因子,最后结合Forman疲劳裂纹扩展方程及裂纹扩展门槛值,得到不同运用工况下辐板孔裂纹扩展的基本特性及规律,从而分析出了导致裂纹扩展的载荷条件.分析结果表明：辐板孔裂纹是典型的疲劳裂纹,是由萌生于辐板孔内侧的微细裂纹逐渐扩展而来的,它是由热负荷和机械载荷的综合效应造成的.单纯的机械载荷不会直接导致孔边裂纹的萌生和扩展;坡道制动与机械载荷的叠加才是导致辐板孔裂纹萌生与扩展的最主要的载荷工况.这对预防车轮疲劳失效、优化车轮设计,保障行车安全,具有重要意义.     

我国大圆弧辐板系列高速辗钢车轮的研制和开发

论述了大圆弧辐板系列高速轻型国界经的结构特点及试验研究的主要结果，以推动我国高速轮轴技术的进步。     

840D车轮辐板孔裂纹成因的强度及疲劳分析

采用大型通用商业分析软件Abaqus及Ansys,计算840D车轮在典型工况下的应力分布。计算分析表明:在坡道制动、机械载荷和停车制动3种典型工况作用下车轮辐板孔外侧处于受压状态,内侧处于受拉状态,而且应力幅值较大,是疲劳薄弱点;坡道制动工况与机械载荷工况的组合作用,是车轮辐板孔边产生高应力的主要因素;在相同制动工况下,车轮辐板孔边应力随着轮辋厚度的减小而增大,随着辐板孔向轮辋偏移量增大而增大;机械载荷工况与坡道制动工况的组合作用是导致各种车轮辐板孔疲劳裂纹萌生的主要原因;机械载荷工况与停车制动工况的组合作用对车轮辐板孔边萌生疲劳裂纹的影响相对较小。     

对检修轮对组装标准进行修订的建议

目前,在铁路货物运输车辆中使用的车轮,有85%左右的车轮是HD型整体辗钢车轮;在这些车轮中,1995年6月以前生产的车轮全部都有辐板孔,1995年6月以后生产的车轮仍有部分有辐板孔。车轮在制造过程中,有的辐板孔圆周上常存在裂纹,在使用过程中,由于车轮受到来自车体、钢轨和制动等各     

铁道机车车辆车轮辐板孔裂纹脉冲电磁检测

随着铁路运输向高速重载方向发展,机车车辆出现大量的车轮辐板孔裂纹,导致车轮崩裂,严重影响铁路运输安全。由于车辆运行中车轮表面极度污染,常规无损检测方法不能有效检测辐板孔裂纹。经多年研究试验,采用脉冲电磁技术成功解决了车轮辐板孔裂纹检测难题,辐板孔表面不需打磨即可探伤,检测灵敏度高,长度测量准确度好,在所试验的车轮中无漏检现象,适用于现场和野外作业。     

φ840D货车车轮辐板孔疲劳裂纹扩展特性研究

针对目前840D货车车轮辐板孔裂纹故障增多及其可能带来的隐患,本文首先采用有限元方法数值模拟了不同运用条件下车轮的机械应力和制动热应力,其次根据线弹性断裂力学理论研究了辐板孔边裂纹的应力强度因子,最后结合Forman疲劳裂纹扩展方程及裂纹扩展门槛值,得到不同运用工况下辐板孔裂纹扩展的基本特性及规律,从而分析出了导致裂纹扩展的载荷条件。分析结果表明:辐板孔裂纹是典型的疲劳裂纹,是由萌生于辐板孔内侧的微细裂纹逐渐扩展而来的,它是由热负荷和机械载荷的综合效应造成的。单纯的机械载荷不会直接导致孔边裂纹的萌生和扩展;坡道制动与机械载荷的叠加才是导致辐板孔裂纹萌生与扩展的最主要的载荷工况。这对预防车轮疲劳失效、优化车轮设计,保障行车安全,具有重要意义。     

840D车轮辐板孔边裂纹扩展机理分析

利用有限元法对840D货车车轮在长坡道制动工况下产生的温度场、热应力场进行分析,进而得到裂纹在扩展过程中应力强度因子的变化规律。分析表明:裂纹在穿透辐板厚度之前,裂纹的扩展以内侧周向扩展为主,并且稳定扩展;裂纹在穿透辐板厚度时,由于沿辐板厚度方向的裂纹尖端Ⅱ型应力强度因子存在突变,可能导致裂纹产生不稳定扩展突变;裂纹在穿透辐板厚度之后,由于内侧裂纹的Ⅱ型裂纹应力强度因子持续增加,外侧裂纹的Ⅱ型裂纹应力强度因子大于Ⅰ型裂纹应力强度因子,但都小于内侧裂纹的Ⅰ型裂纹应力强度因子,因而裂纹仍以辐板周向扩展为主,但裂纹扩展的方向稳定性变差,裂纹可能向轮辋扩展。     

从材料强度看车辆与车轮

文章分别回顾了车轴材质研究及轮对技术研发的简史。介绍了日本新干线车轴采用高频淬火技术的起源及应用改善情况。新干线车轴自采用高频淬火工艺以来，基本上杜绝了因疲劳造成的断轴事故。还简要描述了轮对轮毂内端凸悬压装以及镗削空心车轴、波状辐板车轮等用以提高车轴、车轮安全性的实用技术。     

机车辐板式直齿轮啮合刚度计算及传动优化

为减小机车齿轮传动质量,保证高速运行稳定性,根据分析力学方法和应变能原理给出一种辐板式直齿圆柱齿轮传动的啮合刚度计算方法.通过对不同辐板和轮缘厚度、辐板孔径和孔数齿轮啮合刚度的分析,找出辐板结构对啮合刚度的影响规律;同时在保证机车齿轮强度条件下,以辐板结构参数为设计变量,利用多目标遗传算法对大齿轮质量和啮合刚度波动因子...