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。     

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。     

两种铁路车轮疲劳分析评价方法的比较

比较了AAR S 669—2013和UIC 510—5—2007标准中的车轮辐板疲劳分析评价方法,并以某一特定车轮P3为例,按照2个标准进行了应力计算和疲劳分析。结果表明,AAR S 669的静强度评价较为保守,UIC 510—5的疲劳评价更为苛刻。对于P3车轮,按照AAR S 669得出的疲劳危险位置为外侧辐板与轮毂过渡圆弧部位,按照UIC510—5得出的疲劳危险位置为内侧辐板与轮毂过渡圆弧部位。造成这种差别的主要原因在于是否考虑了热处理残余应力的影响。     

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。     

关于高速车轮轻量化的设计问题

根据高速列车辆运行的特点，对高速车轮轻量化设计的若干问题进行分析和论述。车轮的轻量化是提高高速车轮运行安全性，可靠性的重要内容，采用优化设计的薄轮大圆弧辐板轻型车是在目前生产工艺条件下实现车轮轻量化的重要途径。     

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。     

车轮辐板疲劳强度分析的工程方法

为了探讨评价车轮辐板疲劳强度的工程方法,文章在分析现有各种方法的基础上,通过理论分析和实际计算,提出了简明适用的辐板疲劳评定方法:在轴对称车轮的有限元分析中,只需对车轮任一径向截面进行加载计算,分析所有工况下最大和最小主应力方向的应力循环,就能够找出辐板的最大动应力,进而通过Haigh形式的Goodman疲劳曲线对辐板安全性进行判断。     

不同辐板结构对机车牵引齿轮齿面接触影响分析

将机车牵引齿轮辐板结构分为刚性辐板、薄直辐板和薄斜辐板3种结构,采用Romax仿真软件建立机车驱动系统模型进行了齿面接触分析和加载试验。仿真和试验研究结果表明,不同辐板结构对机车牵引齿轮齿面接触应力有不同影响。刚性辐板结构齿轮受载后由于辐板几乎不变形,齿轮啮合错位量最大,齿面接触应力也最大;直薄辐板结构齿轮受载后,齿轮啮合错位量略小,因此齿面接触应力也略小于刚性辐板结构;而薄斜辐板结构齿轮受载后辐板变形较大,使齿轮啮合错位量在三者中最小,从而显著降低齿面接触应力,提高了齿轮强度和寿命。     

大功率电力机车高强板大圆弧件折弯模具设计

介绍了大功率电力机车高强度板大圆弧件折弯模具设计,通过对上模和开口可调U型下模的结构优化,确定了上模的R值和下模的最佳开口尺寸.     

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.     

以圆弧参数为设计变量的车轮型面优化数学模型研究

在分析圆弧型车轮型面几何特点的基础上,提出用4段圆弧描述车轮型面与钢轨的接触部分.以4段圆弧中两端圆弧的半径和两中间圆弧的圆心坐标为设计变量,以轮轨磨耗、临界速度和轮轨横向力为目标函数,以满足对最大接触应力、脱轨系数、滚动疲劳因子、临界速度和轮轨横向力的要求为约束条件,建立圆弧型车轮型面多目标优化模型.以欧洲时速200 km标准铁路客车为例,采用给出的车轮型面多目标优化模型对其车轮型面进行优化.结果表明:车轮型面经1次优化的车辆运行在半径为3 000m的曲线线路上时一位轮对车轮的总磨耗指数下降约15％,但车辆的临界速度仅为75 m· s-1;通过调整设计变量的取值范围,进行车轮型面优化,得到最优车轮型面Wheel_ Opt,采用此车轮型面的车辆在同样线路上一位轮对车轮的总磨耗指数下降约12％,临界速度提高至105.9m· s-1.     

基于轮轨蠕滑最小化的钢轨打磨研究

根据对轮轨蠕滑形成机理的研究,指出轮轨接触的滚动半径差是影响轮轨蠕滑的重要参数;利用车辆动力学软件NUCARS和选用不同钢轨廓形,仿真计算滚动半径差对轮轨关系的影响,据此提出应通过钢轨打磨,消除或减弱轮轨蠕滑,从而实现轮轨关系的改善,达到延长钢轨使用寿命的目的.理论计算和现场钢轨打磨试验表明,在大秦重载铁路实施钢轨打磨后,滚动半径差减小,钢轨的廓面形状与车轮形成贴合型接触,降低了轮轨蠕滑力和横向力以及轮轨滚动阻力,改善了轮轴转向特性,使钢轨的平均侧磨减少了将近50％,钢轨的通过总重从9×108 t增加到15×108 t以上.     

低噪声车轮阻尼控制的有限元分析

运用有限元分析方法,对采用表面阻尼处理技术制成的低噪声车轮进行阻尼控制分析,给出了结构损耗因子的计算公式。以国内标准车轮为对象,采用铝质约束层,提出在车轮的双面敷设约束型阻尼层、在车轮的单面完全敷设约束型阻尼层、在轮幅板两侧敷设约束型阻尼层和在轮辋下部两侧敷设约束型阻尼层等4种约束型阻尼设计方案,并利用有限元ANSYS软件对各方案进行模态及谐响应分析和对比,确定最佳阻尼设计方案。分析结果表明:采用表面阻尼处理技术制成的低噪声车轮有着良好的减振降噪效果;为在较宽的频率范围(100~5 000 Hz)内获得较好的减振降噪效果,综合经济、加工难易等因素,在车轮的单面完全敷设约束型阻尼层是较为合理的方案。     

40t轴重下曲线半径与轮轨磨耗及疲劳损伤的关系

轮轨磨耗及滚动接触疲劳损伤是影响大轴重列车运行安全的重要因素,本文基于多体动力学软件UM建立了40 t轴重重载货车动力学模型,从轮轨磨耗、疲劳损伤2个角度,研究曲线半径对40 t轴重货车通过曲线时动力性能的影响,给出最小曲线半径的建议取值。研究结果表明:货车在曲线上运行时,轮轨磨耗和疲劳损伤均在小半径曲线上更严重;与400 m曲线半径相比,曲线半径800 m时轮轨磨耗降低68%,轮轨间出现轮缘接触的频次得到有效控制;曲线半径1 200 m时轮轨磨耗和疲劳损伤分别降低80%,58%,滚动圆外侧10~30 mm内基本不再出现疲劳损伤。建议最小曲线半径一般情况下取1 200 m,困难情况下取800 m。     

CRH2010A综合检测车测力车轮与钢轨滚动接触弹塑性分析

运用非线性有限元分析软件ABAQUS,考虑通过直线、曲线线路和道岔3种工况,建立CRH2010A综合检测车的测力车轮与钢轨的三维滚动接触有限元模型,进行不同工况下测力车轮与钢轨的滚动接触特性及车轮辐板和轴毂的受力分析。结果表明:测力车轮的滚动接触特性与动车车轮相似;通过直线线路且轮对横移量为8mm时,产生轮缘效应,车轮磨损加剧;通过曲线线路时,左侧车轮与钢轨出现两点接触中心区;通过道岔时,左侧车轮与长心轨均发生塑性变形,车轮和钢轨的磨耗加剧;轴毂的过盈连接对轮轨接触特性的影响,远小于其对轴毂连接区域和辐板加工区域应力的影响;在这3种工况下测力车轮均满足静强度要求。     

磁记忆技术在车轮辐板孔检测中的应用

介绍了磁记忆检测技术在铁道车辆承力部件上的应用;对铁道车辆车轮辐板孔进行了磁记忆检测后,用磁粉检测进行了复检。检测结果表明,磁记忆技术可以有效地发现表面裂纹等缺陷,并且能对铁道车辆车轮辐板孔产生破坏的可能性进行预测。     

铁路货车轴重与轮轨动态相互作用研究

大轴重货车已被公认为铁路重载运输的发展方向之一。但是,轴重增加将加剧轮轨动态相互作用。分析轴重增加对动力学性能,特别是磨耗问题和轮轨动态相互作用的影响规律。表明小曲线半径条件下,随着轴重的提高,轮轨动态相互作用加剧;在曲线半径较小的情况下,轴重越大,导致的钢轨RCF损伤越明显;而且,轮轨接触应力随着轴重的增加而增加。充分分析轴重与轮轨动态相互作用的关系将有利于重载运输的安全性,减缓对线路的破坏作用。     

曲线几何参数对货车转向架曲线通过性能的影响

利用SIMPACK仿真软件建立副构架径向转向架和交叉支撑转向架的动力学模型，并对其动力学性能进行仿真计算，分析比较曲线半径、超高等曲线几何参数对2种转向架曲线通过性能的影响。结果表明：曲线半径和欠超高对径向转向架和交叉支撑转向架的脱轨系数、轮重减载率影响比较接近；曲线半径在400-1200m范围内，自导向径向转向架能有效提高通过性能，明显降低轮对冲角，减缓轮轨磨耗；欠超高对2种转向架轮对冲角的影响近似成线性关系，且其影响程度仅和转向架本身属性相关，与曲线半径无关。指出采用磨耗功率评价欠超高对曲线轮轨磨耗的影响更为合理，因为不仅能反映出磨耗与欠超高的关系，还能反映出曲线外轨超高设置不同时轮轨磨耗的变化特点，这与工程实际中减小外轨超高、设置欠超高有利于降低轮轨磨耗是一致的。