离心载荷对轴类部件过盈配合的影响研究

基于平面应力假设,考虑初始过盈量的影响,将轴类过盈配合部件简化成含初始过盈量的旋转圆盘,推导轴类过盈配合部件在离心力载荷下的过盈量减小量的公式。以高速列车实物轮轴为研究对象,采用理论数值方法及有限元软件仿真分析,得到轮轴等效模型在不同旋转角速度下的接触压应力及过盈量的变化特征。研究结果表明:基于MATLAB数值模拟和ANSYS有限元仿真得到的接触压力及径向位移随旋转角速度变化的数值变化规律基本一致,验证了含初始过盈量的轴类部件过盈量减小量公式推导的准确性。过盈配合轮轴结构间的过盈量和接触压应力随旋转角速度不断增大而呈现非线性减小的特征,轮轴间的配合状态逐渐由过盈状态转变为间隙配合状态,旋转角速度临界值约为960 rad/s。由于有限元仿真软件通过施加径向位移差的方式施加过盈量,在接触状态由过盈状态转变为间隙状态之前,轮轴接触主从面一直处于零间隙状态。

高速列车轮轴缩比关系及微动参量仿真分析

车轴与车轮通过过盈配合组成轮对,承受着车辆的全部重量,是保证高速动车组运行安全的最重要部件.高速列车轮轴的疲劳周次长达109,实物轮轴试验的过程复杂、周期长且试验费用高.因此,通过缩比模型反映和预示实物轮轴试验结果具有极大的理论价值和工程意义.本文中结合相似定理和量纲分析原理,分析并推导了轮轴过盈配合微动参量随在不同缩比系数下的相似关系,采用ABAQUS有限元软件对微动参量分布进行仿真分析,结果表明,微动参量在不同缩比系数模型中的分布规律和理论推导的相似关系一致;轮轴接触压应力以及轴向摩擦剪切应力的最大值,位于车轴轮座区域靠近齿轮箱座的内侧,高速列车车轴轮座内侧接触边缘最容易发生微动疲劳失效.