高速动车组车轴强度评定的工程方法应用

简要介绍了最新出口哈萨克斯坦动车组车轴的主要设计参数,依据规范EN 13104—2010中的车轴强度分析方法,选取了16个车轴截面进行了应力、弯矩、安全系数的计算与疲劳强度校核.应用基于Hypermesh与Ansys的联合仿真,建立相应的轮对有限元模型,计算了车轴的静强度与位移变形.结果表明,车轴各个截面应力均低于对应的许用应力,且存在较高的安全裕度,车轴满足强度设计规范.     

过盈量对轮轴压装过程的影响

为提高轮轴压装过程中轮对的检查验收合格率,利用ABAQUS软件依据试验数据以及不同参考标准建立轮轴压装过程的动态有限元模型,对压装力以及轮座与轮毂孔配合面之间的等效应力进行分析。结果表明:在轮轴压装过程中,轮座与轮毂孔配合面之间的过盈量对压装结果影响较大,建议按照我国的铁道标准规定的过盈量取值范围进行加工,可提高轮轴压装的合格率。综合分析压装过程中轮轴间等效应力的变化以及压装结束后等效应力的分布状态,总结出应力集中的位置,为轮轴探伤提供一定的参考依据。     

地铁A型车轮对疲劳强度分析

以地铁A型车轮对作为研究对象,采用结构有限元的方法对其疲劳特性进行理论研究,建立三维实体模型,计算其过盈配合强度,基于UIC510-5标准,同时考虑过盈配合的影响对轮对有限元模型施加指定的约束和载荷,计算轮对静力学强度,采用疲劳极限法并参照车轮Goodman疲劳极限图,计算车轮疲劳强度。最后,参照欧洲EN13103标准,校核计算车轴主要截面的疲劳应力,可为地铁列车轮对的结构优化提供一定参考。     

过盈联接压装质量影响因素研究

对衔铁与弹簧管的压装进行有限元分析,确定了压装质量的主要影响因素是过盈量和摩擦系数。分析结果表明过盈量对最大压装力数值、等效应力和接触应力的分布有很大影响,而摩擦系数只对最大压装力有影响,因此过盈量对压装质量的影响更大。     

电液伺服阀衔铁组件过盈联接有限元分析

以衔铁组件过盈联接压装过程为例,采用有限元分析软件ANSYS Workbench对其进行弹塑性分析,获得衔铁组件过盈联接的最大等效应力和最大压装力,并进一步研究了过盈量、摩擦系数和形状误差对衔铁组件过盈联接的最大压装力和最大等效应力的影响规律,从而确定过盈量的合理范围,进而确定压力-位移曲线的合理范围。随机抽取18套零件在已研制的压装设备进行压装实验。将有限元分析结果与实验结果进行对比,验证了有限元分析结果的可靠性,为衔铁组件过盈联接压装质量判断提供了一定的理论基础。     

矿用窄轨机车车轮强度计算分析

介绍了出口澳大利亚矿用窄轨机车车轮的主要设计参数.为保证其行车安全,参照EN13979规范中的计算方法和UIC510-5规范中的疲劳强度校核方法,分别对车轮进行了静强度计算与疲劳强度分析.结果表明,所截取车轮截面其静强度与疲劳强度满足强度设计要求.其中,车轮最大等效应力位于过盈配合面内侧边缘,车轮最大动应力位于车轮轮辐内侧.计算结果与车轮实际所测裂纹出现位置相符合,故该方法具有一定的工程应用价值.     

高速动车组轮对压装过程的仿真与分析

基于ABAQUS有限元仿真软件,对高速动车组轮对压装过程进行数值仿真,计算得到的压装力-压入距离曲线(压装曲线)与实验曲线较好地吻合,验证了轮对压装有限元模型的正确性。在此基础上,分析了压装过程中轮对等效应力的分布和变化特点,得到了等效应力极大值出现的时刻和位置;分析了轮对等效塑性应变的变化特点,发现塑性变形区集中在车轴引入段末端周围的小块区域中;计算了不同压装阶段下的车轮变形,得到了车轮轮毂孔、轮辐和轮辋的变形几何特征。文中建立的有限元模型为优化轮对压装工艺和改进轮对结构参数提供了理论依据。     

基于Matlab GUI的机车车轴强度的初步评价系统

为提高车轴设计与优化过程中车轴强度评价效率,参照EN 13104规范中的计算方法,开发了基于Matlab GUI的车轴强度快速评价系统.在该系统界面的引导下,进行设计参数的分类导入和设置,通过Matlab所编译的语言程序进行计算处理,最后输出车轴截面的各项计算结果和轴身力矩图.以某型列车车轴为例,采用有限元仿真的方法进行对比验证.结果表明,该界面系统能实现对列车车轴强度的快速评价,并准确计算出所关注车轴截面的等效应力值.     

HXD型电力机车轮对压装智能选配系统的研制

利用车轴轴座和轮饼毂孔尺寸的公差配合理论,以车轮和车轴过盈量作为选配参考依据,建立和谐型电力机车轮对选配数学模型.开发一套可视化的操作软件,将轮对选配数学模型用C#语言进行编程.在HXD型电力机车轮对压装智能选配系统中输入车轴轴座和轮饼毂孔尺寸数据,通过程序计算车轮和车轴过盈量并选配出一组最优组合数据,实现智能选配.     

车轮多边形对高速列车车轴疲劳强度影响研究

车轮多边形是铁道车辆一种常见的非圆化病害,对轮对振动和车辆运行安全有明显的影响。在建立刚柔耦合拖车和动车车辆系统动力学模型基础上,将车轮多边形简化为简谐波并将其考虑为车轮轮径的变化,研究20阶车轮多边形对拖车和动车车轴疲劳强度的影响。结果表明,等效应力幅比值与速度呈非线性关系,且拖车和动车峰值出现位置有所不同,拖车峰值位置出现在速度为225 km/h,对应多边形激励频率432.7 Hz;动车不同截面分别在300 km/h、375 km/h时存在峰值,对应多边形激励频率分别为576.5Hz、721.2Hz。在各峰值位置处,多边形幅值的变化对拖车和动车部分截面的等效应力幅比值均有显著影响。拖车和动车车轴等效应力最大值均位于C截面,并且随着车轮多边形幅值的增加,其等效应力显著增大,超过车轴疲劳强度限值,降低车轴使用寿命。研究结果有助于改善20阶车轮多边形对高速列车车轴疲劳强度及弹性振动的影响。     

铁路货车轴承密封罩压装最小过盈量分析

应用ABAQUS有限元分析软件对352226X2-2RZ型铁路货车轴承密封罩压装过程进行了模拟,分析了密封罩脱出的原因,得出了外圈入口、外圈牙口及其沟槽部位的最大等效应力、最大接触应力和塑性应变数值,以及不同过盈量对最大等效应力、最大接触应力和塑性应变的影响规律。通过用YN-2型密封罩压装扭矩测量仪对密封罩压装效果进行检测,确定了密封罩的最小压装过盈量。     

CRH3动车轮对压装选配

轮对的压装质量与其性能有着直接的关系。传统的轮对压装多是依据经验来进行轮轴的选配,没有明确的参考标准,因而导致压装合格率较低。文章以CRH3型动车组轮对为例,利用Ansys软件建立了二维轴对称模型对轮对压装过程进行模拟仿真,通过非线性接触分析得出过盈量、摩擦因数、公差等因素对轮对压装应力分布及压装曲线的影响。结果表明,过盈量对轮对应力及压装曲线均有较大的影响;摩擦因数对应力值影响较小,对压装曲线则影响较大;公差对轮对应力影响比较明显,对压装曲线的影响则比较微弱。最后在满足国家标准要求的前提下给出一个范围,以此作为轮对压装的参考标准,可提高轮对压装的质量,保证机车安全平稳运行。     

车轴强度评定中材料力学法与有限元法的对比

为了在相同的载荷条件和评定标准的前提下,对分析车轴应力的EN13104法和有限元法进行比较,选择基础制动载荷工况对车轴进行加载,使用ANSYS软件建立了轮对有限元分析模型。两种方法得到的分析结果表明:车轴外表面的安全系数小于轴孔的安全系数;EN13104中的材料力学法得到的车轴最小安全系数为1.17,有限元法得到最小安全系数为0.94;在截面突变较大处,相对于材料力学法,有限元法得到的安全系数较小;在轮座端部区域,有限元法得到的安全系数较大。     

考虑轮轴、盘轴过盈装配的车轴应力分析

列车车轴的强度直接关系着列车的安全、舒适和稳定,因此,准确分析车轴的应力及强度显得十分重要。针对我国尚未制订高速列车车轴强度设计方法的现状,遵循日本JIS-E-4501规范标准中的加载方式,采用有限元软件Abaqus的非线性功能完成CRH2动车组非动力车轴的有限元分析,重点考虑了轮轴、盘轴的过盈配合量对车轴应力分布及静强度的影响。分析结果表明:轮轴、盘轴过盈量相同,过盈量取值不大于0.30 mm时,车轴强度满足静强度要求;过盈量越大,各截面的von Mises应力越大;在轮轴、盘轴配合处的两端,存在较大的应力集中,过盈量越大,应力集中情况越明显,对车轴静强度的影响越大;轮轴、盘轴过盈量取值不同时,在过盈配合处的两端von Mises应力相互之间几乎没有影响。     

考虑轮轴、盘轴过盈装配的车轴应力分析

列车车轴的强度直接关系着列车的安全、舒适和稳定,因此,准确分析车轴的应力及强度显得十分重要。针对我国尚未制订高速列车车轴强度设计方法的现状,遵循日本JIS-E-4501规范标准中的加载方式,采用有限元软件Abaqus的非线性功能完成CRH2动车组非动力车轴的有限元分析,重点考虑了轮轴、盘轴的过盈配合量对车轴应力分布及静强度的影响。分析结果表明:轮轴、盘轴过盈量相同,过盈量取值不大于0.30 mm时,车轴强度满足静强度要求;过盈量越大,各截面的von Mises应力越大;在轮轴、盘轴配合处的两端,存在较大的应力集中,过盈量越大,应力集中情况越明显,对车轴静强度的影响越大;轮轴、盘轴过盈量取值不同时,在过盈配合处的两端von Mises应力相互之间几乎没有影响。     

30t轴重铁路货车轮对过盈装配设计的可靠性评价与改进

从消除轮对装配面上的微动疲劳损伤角度,以在车轮上产生与AAR S660标准相同热机载荷的轮对极限载荷组合为依据,研究30 t轴重货车轮对的设计装配可靠性。采用钢轨片段—车轮—车轴—轴承—承载鞍组成轮对的集成有限元方法计算配合面应力。揭示原设计可以保证轮—轴和轴承—车轴的过盈配合面处于压应力状态,但其中轮—轴过盈配合面局部压应力过小。提出将轮—轴过盈配合调整至0.23 mm(等于孔径的0.01%),计算结果证实已将配合面压应力控制在合理范围。     

船用柴油机曲轴减震器过盈配合应力分析

以某柴油机曲轴减振器圆锥过盈配合连接为对象,基于弹性力学理论推导均布载荷作用下曲轴和主轮毂的应力计算公式。在建立曲轴和主轮毂圆锥过盈配合有限元模型基础上,利用ANSYS分析不同过盈量和转速载荷作用下曲轴和主轮毂接触表面应力分布规律。结果表明:理论计算和数值分析结果吻合较好,过盈量和转速载荷对主轮毂内孔表面等效应力和径向应力分布影响较大,在曲轴减振器圆锥过盈配合结构和装拆工艺设计中需综合考虑。     

窄轨客车转向架轮轴疲劳强度及紧固度分析评估

以窄轨客车转向架轮对为分析对象,在评估轮轴静强度的基础上,通过计算车轮和车轴的平均应力和应力幅值校核了循环载荷下转向架轮轴疲劳强度,通过有限元分析软件使用安全系数法直观的评估了转向架轮轴强度及车轮与车轴过盈配合紧固度,为在模型阶段客车轮轴的设计提供改进的依据,为客车的安全运行提供更可靠的保证。     

基于ANSYS Workbench的轮毂过盈配合疲劳优化设计

以某款工矿内燃机车车轴齿轮箱中轮毂与车轴的过盈配合为研究对象,运用有限元以及优化设计思想,借助ANSYS Workbench对轮毂进行疲劳分析和优化。对轮毂与车轴的过盈量及轴向配合长度进行了研究,得到了在疲劳载荷作用下轮毂过盈量、轴向配合长度与轮毂寿命、安全系数的关系。     

CRH2型动车组轴承-车轴耦合系统过盈配合静力学行为研究

动车组在运营中其轴承内圈与车轴耦合系统过盈配合接触面常会出现微动损伤。考虑载荷和过盈量等参数影响,建立CRH2型动车组轴承-车轴耦合系统的有限元模型,通过分析不同线路与不同过盈量下静态耦合系统的应力分布和配合面的变形情况,研究轴承-车轴系统过盈配合的静力学行为。结果表明:同一过盈量,系统在曲线线路的最大应力比直线线路大;同一线路,过盈量越大最大应力越大,其配合面塑性变形也越大,当过盈量为0.15 mm时,已超出最大允许值,轴承内圈产生裂纹。研究结果能够为动车组轴承-车轴过盈配合微动损伤研究提供一定的参考依据。