S形辐板车轮的研究

本文简述了用有限元法进行客，货车车轮形式尺寸改进优选设计计算的主要结果．论述了S形辐板车轮的结构特点。试验和装车运用表明，S形车轮在提高结构强度，改善车轮应力状态和使用性能上有明显的优越性．     

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。     

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。     

我国S形系列辗钢车轮的研制与开发

在分析国外车轮发展趋势的基础上，结合我国客货车Ｓ形辐板辗钢车轮的研制开发进各自的结构特点和适用范围，对进一步提高车轮产品质量等问题进行了分析和探讨。     

货车车轮残余应力的产生与分布研究

受研究方法和测试手段的限制,货车车轮在生产过程中产生的残余应力状态与分布很难测试,仅能按照有关标准进行残余应力趋势测定。本文采用数值模拟和实测法相结合的手段,研究了车轮在热处理全过程中的温度场、组织场、应力场的变化和分布以及车轮出厂前的残余应力分布状态,分析了车轮残余应力产生的原因,并研究了不同生产工艺参数对残余应力的影响。     

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。     

关于我国重载车轮的若干问题

本文在分析国外重载车轮运用中存在的突出问题之后，结合我国货车Ｓ形车轮研究和Φ９１５Ｅｓ型车轮的试制，阐述重载，低应力Ｓ形车轮的效果，并对我国研制Φ８４０Ｅｓ型车轮的若干问题进行分析和探讨。     

高速车辆运行过程中轮轨接触点的测试研究

轮轨接触点对深化分析轮对运行动态行为、安全性、轮轨接触状态及作用力等起着关键的作用。基于传统车轮辐板应力测量车轮垂向力与横向力方法,考虑车轮磨耗影响,提出一种提高识别轮轨接触点准确度的改进测试方法。通过FEM程序ANSYS软件分析沿车轮踏面不同位置分别作用垂向、横向和纵向力时,车轮辐板表面的应力分布状态。由计算结果可知,沿辐板孔横向表面的径向应力分布随作用载荷位置(接触点)呈现特定的变化规律,为测试轮轨接触点位置提供了可行性。研究表明,在车轮辐板特定区域存在着对横向力和纵向力不敏感的应力区域,可消除由横向力和纵向力引起的干扰影响。根据计算和试验结果,找出车轮上应变片识别精度最佳的布置位置、方向和测试组桥方式,针对在线测试,完善测量桥路的可靠性和抗干扰性,使测试精度更高,接触点位置的确定更准确。分析因车轮踏面磨耗与镟修导致对车轮辐板表面应力分布产生影响的问题,推导出测试修正矩阵,扩展测量识别接触点的适用范围。完成测试轮对的研制,进行线路测试,获取了多种运行条件下接触点的测试结果。     

车轮几何形状对残余应力及轮辋变形发展的影响

用理论模拟和试验室试验详细论证了车轮几何形状对破坏性残余应力、轮缘轴向热变形及冷却后的轴向永久变形发展的影响。研制出了一种新的车辆几何外形，该车轮是有应力低、能承受较大的闸瓦制动热负荷、减少轮缘轴向永久性热变形等优点。该车轮设计是安全及运行性能所希望的。     

轮辋厚度对货车车轮辐板孔裂纹萌生时间的影响研究

车轮温度和应力的分布对车轮寿命有重大影响。分析轮辋厚度与车轮使用年限、辐板孔裂纹率的关系。采用有限元法模拟长大坡道制动热应力和轮轨机械应力随轮辋厚度变化的规律,建立考虑轮辋厚度的辐板孔裂纹萌生时间预测模型。结果表明: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;车轮辐板孔应力随轮辋厚度的减小而增大;机械应力与热应力叠加是导致辐板孔裂纹萌生的主要原因。预测的疲劳裂纹萌生时间与实际情况比较接近。     

无孔辐板轮对的结构强度分析

通过分别计算分析２５ｔ轴重２２４Ｂ型机车有孔辐以轮和无机辐 轮对的结构应力，表明无孔板轮对能够更好地满足强度要求，说明改进的无孔辐板轮对设计是正确的。     

不同辐板车轮温度场与应力场分析

分析了5种不同形状辐板重载货车车轮在长大坡道中进行循环制动的温度场和应力场。运用ANSYS分别仿真5种不同形状辐板车轮仅受温度场载荷的应力场,仅受机械载荷的应力场和前面两者叠加情况的应力场,并比较计算结果。分析结果表明在这3种情况中,S形辐板车轮综合能力最好。     

ANSYS软件在重载铸钢车轮设计中的应用

利用有限元分析软件ANSYS对重载铸钢车轮辐板结构进行了优化设计,分析了辐板圆弧半径尺寸变化对车轮重量及辐板应力分布的影响,为确定辐板圆弧半径的最佳尺寸提供了参考依据。     

轨道交通弹性车轮轮箍承载特性研究

针对轮箍在运用过程中的疲劳失效问题，结合弹性车轮结构特点和承载原理，对轮箍的承载特性及相关影响因素进行系统研究，以提高轮箍的承载强度和弹性车轮运用安全性。为了精确分析弹性车轮轮箍在弹性支撑下的应力特性，基于有限元理论，建立了考虑橡胶块弹性离散支撑的轮箍承载特性参数化计算模型，对不同车轮刚度、轮箍厚度和车轮直径等结构参数下的轮箍应力状态分布、动态变形量、应力幅值等进行了研究。研究结果表明，在车轮运行过程中，轮箍内表面和外表面应力分布均呈“W”形变化趋势，其中内表面以拉应力为主，外表面以压应力为主；随着轮箍厚度、车轮刚度的增大，轮箍承载性能和安全性得到改善；但随着车轮直径的增大，轮箍的承载强度呈降低趋势，因此对于直径较大的弹性车轮应当适当增大车轮刚度及轮箍厚度，以确保轮箍的安全性能。文章的研究方法和结果为弹性车轮结构及性能优化提供了可靠的设计依据，为提高弹性车轮的运用安全可靠性提供了极强的指导作用和参考价值。     

离心力对高速动力车轮对效应的分析

通过对均质等长飞轮受力分析，建立应力求解公式。并对车轮车轴应力分布，飞轮离心力对紧固力过盈量的影响作了论述。首次提出用机车轮对安全运行条件确定轮对最小有效过盈量的方法及求解公式。     

整体铸钢车轮断裂力学性能研究

目前国内外整体铸钢车轮性能已提高到与碾钢车轮同等的性能水平。国内参照美国铁道协会试制的整体Ｂ级铸钢轮，在强度、硬度等项常规力学性能上达到国产碳素辗钢车轮的实际水平。对这一新型整体铸钢轮还在断裂力学性能方面进行试验，并借以研究车轮的制造工艺及冶金因素对材料断裂力学性能的影响。车轮在使用过程的中应力条件极其复杂，直接用ＫＩＣ等断裂力学性能指标进行安全分析是困难的。但在相同的使用环境下可以把应力条件看作     

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。     

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。     

货车轮对两车轮重心分布对轮对运行品质影响的探讨

TB/T 2817-1997<铁道车辆用辗钢整体车轮技术条件>要求车轮生产厂对每个车轮做静平衡测试,并根据测试结果在车轮辐板上打上标记字样(E2表示最大残余不平衡值为75 g·m、E3表示最大残余不平衡值为125 g·m),并用带状油漆标记标示出车轮重心的偏离方向.车轮的静平衡测试保证了单个车轮的质量,但是货车制造厂在轮对组装时并没有充分利用车轮的测试结果.笔者从以下几个方面探讨了车轮重心分布对轮对运行品质的影响.     

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。