基于有限元法的車輪踏面制動(dòng)熱負(fù)荷研究.pdf

1、隨著重載運(yùn)輸?shù)牟粩喟l(fā)展，列車運(yùn)行的安全問題越來越突出，制動(dòng)能力是保證列車安全可靠運(yùn)行的重要條件，尤其是我國(guó)大秦重載專用線上的長(zhǎng)大坡道循環(huán)調(diào)速制動(dòng)的問題尤為突出。我國(guó)貨車目前制動(dòng)方式仍然是踏面制動(dòng)，重載列車車輪在強(qiáng)摩擦、高熱負(fù)荷以及大輪軌作用力等惡劣條件下工作，熱疲勞損傷已成為重載車輪失效的主要模式之一。 本文首先綜述了國(guó)內(nèi)外重載技術(shù)的特點(diǎn)，介紹了車輪熱損傷研究的現(xiàn)狀及發(fā)展。研究了車輪熱損傷的幾種形式和熱損傷理論，詳細(xì)描述了大秦重

2、載專用線的線路情況，并根據(jù)實(shí)際線路擬合出線路坡度作為本文熱流密度的計(jì)算依據(jù)。闡述了車輪溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的求解方法，以及耦合分析方法和彈塑性理論。最后確定溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的邊界條件以及載荷工況。 在理論研究的基礎(chǔ)上，計(jì)算得到車輪加載的邊界條件，利用數(shù)值仿真方法分析了列車牽引10000t重量，制動(dòng)限速為80km/h時(shí)，大秦重載專用線上23t、25t軸重新輪和磨耗到限車輪溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行模擬，并評(píng)定車輪的疲勞強(qiáng)度。在25t軸重車輪熱負(fù)荷

3、分析的基礎(chǔ)上，改變車輪輪輞厚度以改善車輪的熱損傷，使車輪疲勞強(qiáng)度滿足要求：進(jìn)而在保持條件不變的情況下，研究30t軸重車輪的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)，并探討其靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。 仿真計(jì)算結(jié)果表明：(1)在全程制動(dòng)過程中，車輪踏面最高溫度呈現(xiàn)出先上升隨后下降的連續(xù)變化，最高溫度出現(xiàn)在243.75min時(shí)刻，踏面處的溫度始終是中間高兩邊低。(2)熱應(yīng)力的變化趨勢(shì)同溫度場(chǎng)的一致，最大熱應(yīng)力同樣出現(xiàn)在243.75 min時(shí)刻。(3)各軸重條件下新輪