不同辐板车轮温度场与应力场分析.pdfVIP

第35卷第2期 铁道机车车辆 V01．35No．2 2015年4月 RAILWAYLOCOMOTIVE＆CAR Apr． 2015 文章编号：1008—7842(2015)02一0066一06 不同辐板车轮温度场与应力场分析 查泉波，米彩盈，许东日 (西南交通大学 机械工程学院，四川成都610031) 摘 要 分析了5种不同形状辐板重载货车车轮在长大坡道中进行循环制动的温度场和应力场。运用ANSYS分 别仿真5种不同形状辐板车轮仅受温度场载荷的应力场，仅受机械载荷的应力场和前面两者叠加情况的应力场， 并比较计算结果。分析结果表明在这3种情况中，S形辐板车轮综合能力最好。 关键词不同辐板；重载货车；温度场；应力场 中图分类号：U270．331+1文献标志码：A doi：10．3969／j．issn．1008—7842．2015．02．16 为提高运营中轮对的使用可靠性和疲劳寿命，确定 整体辗钢车轮的合理几何形状是其中一个方向[1]。在 度，K；t为时间，S；A为导热系数，w／(m·K)。 相同的情况下，确保车轮的热应力水平较低，从而保证 车轮制动时，忽略轮轨摩擦，其初始温度为环境温 其工作能力。 度，通过闸瓦与踏面的摩擦，产生大量的热，车轮温度上 由于车轮与车轴和钢轨接触面的要求，踏面和轮毂 升，其表面及内部发生传导、对流和辐射换热，其边界条 的设计是几乎不变的，而轮辋厚度是由车轮踏面的磨耗 件如下确定： 量决定的，所以整体辗钢车轮合理的结构方案通常都是 制动初始时间温度 采用不同的辐板形状或改变几何尺寸作为突破口。现 T(x，Y，2)一To (2) 今全球铁道车辆采用了多种的辐板类型，比如俄罗斯 踏面摩擦部分 GOST 9036中有详细的车轮外形图样和尺寸，其辐板 (3) 形状为斜直形辐板；国际铁路联盟UIC标准规定的标 一A要一q∽ 【5J 一^丽一qL‘) 准车轮为波形辐板。 全部换热界面 近些年我国不断提高铁路运输能力，货物列车的速 (4) 一A芸一口(T—To)+盯(F—T3) 度和轴重都有所增加，但是重载货车仍采用踏面制动的 方式，因此闸瓦和踏面摩擦产生的热量会增加，车轮承 式中T。为环境温度；q为热流密度，W／m2；咒为界面法 受的热负荷也会有所增加。对不同辐板车轮进行热分 析，比较不同几何形状车轮相应的热应力结果，有利于 换热系数，W／(m2·K)；盯为斯蒂芬一波尔兹曼常数， 得到受温度场影响较小的辐板形状。 w／(m2·K4)。 大秦线铁路地形复杂，长大坡道是其最突出的特 1．1 有限元计算模型 点，在K143～K190之间有平均坡度为一8．2‰的坡道，