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.

三种微动参量对2Cr13不锈钢微动摩擦磨损性能的影响

本文简要报道了微动振幅、循环数和负荷对分别经860C退火、激光相变硬化和激光熔凝渗碳处理的2Cr13不锈钢微动摩擦磨损性能之影响的研究结果。文章指出,这3种微动参量的增大都使微动磨损体积增大,但其对微动摩擦系数的影响却比较复杂:摩擦系数随循环数的增加先是急剧增大,然后增大速度明显减缓并逐渐趋于稳定;摩擦系数随负荷的增加而下降,其在负荷增至80N时达到最低点,然后又随负荷的增加面缓慢上升;微动振幅的增大对摩擦系数基本没有影响。

铁路车轴过盈配合面微动损伤分析及有限元仿真

基于全尺寸铁路车轴疲劳试验,观察并分析了微动区损伤形貌及损伤机理.基于测量的磨损轮廓建立有限元模型,计算分析了微动磨损对过盈配合面微动参量及轴向应力的影响.结果表明:轮座近加载侧存在1个宽度约为20 mm的微动损伤区,根据形貌特征可以分为3个区域.仿真得到的微动滑移区宽度与损伤区宽度基本一致,张开区宽度略小于磨损区.未磨损时,接触压应力、摩擦剪应力及轴向应力峰值均出现在接触最边缘;在微动磨损作用下,接触压应力、摩擦剪应力、轴向应力峰值出现在磨损-未磨损边界,且轴向应力数值在磨损区由负变正.磨屑的存在为接触面提供承载平台,在一定程度上抑制应力集中向内部转移.

T型过渡圆弧长度对铁路车轴疲劳性能的影响研究

研究了非动力车轴T型过渡圆弧长度C对车轴轮座微动参量,微动疲劳SWT参数和过渡圆弧最大主应力的影响,并根据EN 13103-2017校核了车轴过渡圆弧设计的合理性。研究发现:车轴轮座接触压应力、摩擦剪切应力随着C的增加而减小,轴向滑移幅值随着C的增加而增加。微动疲劳SWT参数随着C增加而增加,减小C可以缓解车轴微动疲劳损伤。针对该研究车轴,当C由35 mm增至42 mm时,T型过渡圆弧处最大主应力先减小,此后几乎不变,最大值位置由两段圆弧内切点向轴身侧转移。仿真计算得到的C;略小于标准建议值,车轴设计满足EN 13103-2017对车轴过渡圆弧设计的要求。

几何参数对涡轮榫连接微动疲劳寿命的影响:仿真

基于涡轮榫连接结构高低周疲劳试验结果,确定微动疲劳损伤控制参量并建立寿命预测模型。建立涡轮榫连接结构的参数化模型,开展有限元计算,结合试验数据分析了等效应力、接触压力、摩擦力、滑移量等多种损伤参量与微动疲劳寿命的相关性,发现综合考虑疲劳和磨损的FFD(fretting fatigue damage)参量与寿命的相关性最高,相关系数达97%。基于幂函数形式拟合了FFD参量与微动疲劳寿命的关系式,榫连接结构的微动疲劳寿命预测误差在1.5倍分散带内。开展了FFD参数对几何参数的敏感性分析,从数值仿真角度获取不同几何参数对微动疲劳寿命的影响规律:微动疲劳寿命对压力角最敏感,且呈现负相关性。