高速列車車軸-軸承過盈配合面力學(xué)特性及其損傷分析.pdf

1、近年來，高速列車以其快速性、舒適性、安全性等優(yōu)點(diǎn)，贏得各國(guó)的青睞。然而，隨著列車在高速、重載和輕量化方向不斷取得突破，使得輪軸、車軸-軸承等列車關(guān)鍵過盈配合面微動(dòng)損傷問題日益突出，這將威脅著高速列車的運(yùn)行安全。因此，有必要對(duì)高速列車車軸-軸承過盈配合面的力學(xué)特性及其損傷進(jìn)行研究，分析其微動(dòng)損傷演變機(jī)理及影響因素，為列車車軸軸承過盈配合微動(dòng)損傷的研究指明方向。
　　本文首先針對(duì)列車車軸-軸承、輪軸等關(guān)鍵過盈配合微動(dòng)損傷問題，歸納幾種

2、典型的過盈配合面微動(dòng)損傷的類型及其表面損傷現(xiàn)象，進(jìn)一步分析其影響因素及防護(hù)措施，并論述了過盈配合面微動(dòng)損傷的研究方法。以過盈配合面微動(dòng)損傷的研究為基礎(chǔ)，結(jié)合彈性理論的基本接觸理論，推導(dǎo)了彈性變形及彈塑性變形狀態(tài)下過盈配合面接觸應(yīng)力的計(jì)算方法。并根據(jù)CRH2型高速列車的車軸、軸承配合參數(shù)，計(jì)算了車軸-軸承過盈配合面的接觸壓力。
　　根據(jù)彈性接觸問題的有限元分析理論及技術(shù)，創(chuàng)建了車軸與軸承配合的簡(jiǎn)化有限元模型（即軸套模型）。利用有限元

3、軟件ABAQUS仿真分析，得到不同過盈量下軸套配合有限元模型的應(yīng)力變化云圖及沿不同路徑的接觸應(yīng)力分布規(guī)律，并與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果表明：理論計(jì)算與有限元仿真結(jié)果相吻合，隨著載荷的增大，過盈配合面的接觸壓力也隨之增大。
　　針對(duì)CRH2動(dòng)車組車軸、軸承配合結(jié)構(gòu)參數(shù)，運(yùn)用Pro/E建立車軸-軸承過盈配合實(shí)體模型，并采用有限元軟件ABAQUS分析過盈量、摩擦系數(shù)、載荷及列車行駛速度等因素對(duì)車軸-軸承配合面力學(xué)特性的影響，得出結(jié)論：

4、過盈量及載荷對(duì)配合面接觸應(yīng)力影響較大，摩擦系數(shù)及列車行駛速度的影響相對(duì)較小。
　　最后，根據(jù)前面章節(jié)的模型得到車軸、軸承接觸面的應(yīng)力和應(yīng)變，基于Smith提出的損傷參量模型（即SWT），運(yùn)用Matlab軟件計(jì)算得到車軸、軸承沿真實(shí)路徑的損傷參量SWT值，結(jié)果表明：在車軸接觸界面的兩端SWT值最大，在軸承外圈接觸界面的滾子對(duì)應(yīng)處SWT取得峰值，由此可判斷微動(dòng)疲勞破壞最容易由車軸接觸界面的兩端及軸承外圈滾子對(duì)應(yīng)處開始，從而萌生疲勞裂紋