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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
考虑轮轴过盈配合的地铁车轮踏面制动温度场和应力场研究
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  • 作者

    孙小娟李扬辉江连运柴轲倪超

  • 单位

    太原科技大学机械工程学院罗尔斯罗伊斯动力系统(苏州)有限公司

  • 摘要
    地铁车轮受力复杂,不仅受轮轨耦合力和轮-轴过盈配合产生的接触压力的影响,还受制动过程中产生的热载荷的影响。以某单S型辐板地铁车轮为研究对象,在ABAQUS软件中建立了地铁车轮有限元模型,分析了轮轴过盈配合对车轮在直线工况下机械应力分布的影响。建立了道岔工况下车轮踏面制动时的热-力耦合模型,采用直接耦合法研究了车轮温度场和应力场的变化规律,研究了不同磨耗量下车轮的机械应力和热-机耦合应力对车轮结构强度的影响。结果表明:制动时热载荷主要影响靠近踏面的结构部分,靠近轮毂部分受轮轴过盈配合影响大;新车轮与磨耗到限车轮辐板处的耦合应力最大相差69.3 MPa;车轮直径在820 mm-840 mm区间内耦合应力比较稳定,浮动只有9.1 MPa。该研究为地铁车轮结构设计提供了科学的参考依据,对地铁车轮的维护工作具有良好的指导作用。
  • 关键词

    地铁车轮热力耦合过盈配合磨耗车轮温度场应力场

  • 文章目录
    1 车轮有限元建模
    1.1 网格划分和材料属性
    1.2 过盈量的选取
    1.3 磨耗车轮的建模
    1.4 机械工况载荷和约束
    1.5 热边界条件的确定和施加
    1.5.1 热流密度
    1.5.2 对流换热系数
    1.5.3 不同磨耗量下的车轮热载荷
    2 机械应力仿真结果分析
    2.1 接触压力
    2.2 过盈配合对车轮应力分布的影响
    2.3 不同工况下车轮机械应力场仿真分析结果
    3. 热力耦合分析
    3.1 热力耦合分析方法
    3.2 车轮温度场结果分析
    3.3 新车轮与磨耗到限车轮耦合应力场对比
    3.4不同磨耗下车轮耦合场分析
    4结论
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