北美铁路降低轮轨接触应力新进展

介绍了北美铁路在降低轮轨接触应力和轮轨作用力方面的研究成果.     

HX_D2型电力机车车轮型面的多目标优化

为优化HXD2型大功率交流传动电力机车的车轮型面,建立该机车的动力学模型,并根据大秦线直线以及800和1 000m半径曲线的线路参数分别设置2种线型。以轮轨磨耗、轮轨最大接触应力和轮轴横向力为目标函数,以4段衔接的不同半径圆弧描述车轮型面与钢轨的接触部分,将两端圆弧的半径以及两中间圆弧的圆心坐标作为设计变量,以满足临界速度、轮轨最大接触应力、横向平稳性、垂向平稳性、车轮疲劳因子、轮轨横向力和脱轨系数的要求为约束条件,建立HXD2型电力机车车轮型面多目标优化模型。采用基于高斯径向基响应面的多目标优化方法求解该模型,得到新的车轮型面。结果表明:新车轮型面可使HXD2型电力机车在800和1 000m半径曲线线路上运行时一位轮对的磨耗指数分别降低19.16%和15.95%,一位轮对外侧的轮轨最大接触应力分别降低28.72%和31.44%,一位轮对的轮轴横向力分别降低22.63%和18.57%。     

HX_D1型机车牵引装置螺栓组应力数值模拟

对HXD1型机车牵引装置螺栓组加衬套前后的2种结构分别建立了有限元模型进行数值模拟计算,结果表明加衬套后螺栓的应力降低约一半,螺栓组利用率偏低。     

轮胎路面接触应力分布仿真研究

根据11.00R20-16PR型全钢子午线轮胎实际结构,考虑轮胎材料、几何及接触非线性,利用ABAQUS有限元软件建立轮胎与刚性路面接触三维模型,并与轮胎径向刚度试验结果对比验证了该模型的有效性;分析了静止竖向荷载作用下胎压一定荷载不同和荷载一定胎压不同的轮胎路面接触应力及印迹分布变化。研究结果表明:轮胎与路面接触应力呈非均匀分布,且接触面积并非路面设计中所采用的圆形而更接近于矩形。     

基于Romax的大功率机车传动系统轴承布置分析

为了分析不同轴承布置方式对大功率机车传动系统的影响,运用Romax软件从电机枢轴弯曲变形、轴承寿命和齿轮啮合3个方面对目前3种典型传动系统轴承布置方式进行比较,计算结果表明:相比简支式、悬臂式轴承布置方式,两端式轴承布置电机枢轴的弯曲变形量小;轴承滚子承载有所改善,轴承寿命分别提高了2.67倍和23.53倍;齿面接触强度以及齿根弯曲强度显著降低,提高了齿轮强度及寿命。     

传力杆与混凝土界面的接触应力

为了分析水泥混凝土路面传力杆失效机理,运用有限元分析软件ANSYS,建立了接缝处设传力杆的水泥混凝土路面三维有限元模型,并对交通荷载和温度变化引起的传力杆与混凝土界面的接触应力进行了分析。结果表明:轮载或者温度变化作用下传力杆与混凝土界面存在明显应力集中现象,在传力杆顶部和底部存在压应力集中现象,在传力杆两端存在拉应力集中现象,致使界面处容易产生初始裂缝并被挤碎,传力杆松动量增大,传递荷载能力降低,甚至导致水泥混凝土路面接缝损坏。     

钢箱梁斜拉桥索塔锚固区的受力性能

以青岛海湾大桥红岛通航孔斜拉桥为背景,介绍了耳板式索塔锚固区的构造特点;应用弹性力学解析方法求出了销铰的接触应力;采用有限元方法对索塔锚固区在最不利荷载组合作用下的受力性能进行了研究,并考虑了几何非线性和材料非线性对钢锚箱进行了极限承载力分析。结果表明:最不利荷载组合作用下耳板锚孔处的最大Von Mises应力为203 MPa;索塔钢锚箱的极限承载力约为设计荷载的5.02倍,具有足够的安全储备。     

基于刚柔耦合多体动力学模型的配气机构计算

通过在配气机构多刚体模型中引入柔性体,描述了配气机构的动力学性能;建立了柔性体气门弹簧,分析了气门弹簧动刚度的非线性行为,并且依据模态技术计算得到其动态应力;该方法为优化设计配气机构等机械产品及对其进行疲劳性能研究提供了依据。     

曲线尖轨踏面伤损原因分析北大核心

为了研究伤损曲线尖轨轨头宽15 mm断面处踏面连续掉块的原因,对其进行断口宏观形貌观察、金相分析、非金属夹杂物检测、化学成分分析、淬火层形貌观察及硬度分布检测。结果表明:在距轨顶面约3.5~6.0 mm处存在较粗大夹杂物是引起尖轨内部起裂的主要原因;曲线尖轨使用过程中,在轮轨接触应力的作用下,在踏面次表层粗大夹杂物处萌生纵向疲劳裂纹,降低了尖轨的承载能力,最终导致尖轨连续掉块。为防止该类伤损发生,应提高钢轨钢的纯净度,加强钢轨钢冶金质量的控制和检验,减小钢中非金属夹杂物的数量和尺寸,尤其应控制道岔尖轨小尺寸断面的冶金质量。     

关于起重机旋转支承装置滚动轴承计算探讨

在现有分析起重机旋转支承装置的大滚动轴承滚子接触应力的基础上探讨了外座圈周向截面中的压应力以及座圈与底座的联接中受柱螺栓的数目和拉力大小，以提高起重机的经济性。