辐板厚度对车轮残余应力的影响

增加辐板厚度在提高车轮抗疲劳性能的同时,也使车轮内部残余应力发生了改变。利用锯切法和基于ANSYS有限元软件的仿真法分析不同辐板厚度的车轮在制造态和磨耗态的残余应力变化规律。结果表明:锯切法和仿真法结果趋势基本一致。随着辐板增厚,新制车轮轮辋周向残余压应力及其深度增大,轮辋心部最大周向残余拉应力减小,辐板增厚对减小新制车轮轮辋周向残余拉应力效果明显。随着辐板增厚,磨耗车轮周向残余压应力增大,周向残余压应力深度增加,有利于抑制磨耗轮轮辋裂纹的萌生和扩展;径向残余拉应力增加,对辐板抗疲劳性能不利。

车轮辐板抛丸强化试验数据分析与研究

根据轧制车轮辐板抛丸强化得到的试验数据,经PA2软件处理后绘制出阿尔门饱和曲线,结合抛丸强化工艺参数及抛丸强化机理,对车轮辐板抛丸强化试验数据及阿尔门饱和曲线进行研究分析。结果表明:弧高值的大小取决于弹丸对试片的冲击功,满足弧高值要求的情况下,冲击功越小,饱和时间越短。当冲击功低于一定值后,冲击功越小,饱和时间反而越长。在满足弧高值要求的情况下,提高工件喷丸强化生产效率的唯一方法是提高单位时间内的喷丸量,即增大抛丸器功率。

车辆荷载作用下电解车间楼板配筋计算方法的探讨

电解车间操作楼板上作用有车辆荷载,其配筋计算可按以下两种方法设计:①将车轮的局部荷载按结构效应的等效原则,换算为等效均布荷载,再采用结构计算软件进行内力计算并配筋;②按行车桥板的计算方法进行内力计算并配筋。本文详细介绍了计算过程中应注意的问题,并列出分析结果。通过工程实例,提出了合理的结构计算原则,对类似工程具有参考和借鉴作用。

某轮式两栖车水动力仿真分析与性能优化

轮式两栖车由于车轮处凸起和开槽,其外形结构与常规船体相比具有较大的差异,水上运动性能也更加复杂。用传统理论计算,很难准确估计其水阻力及其分布。本文采用水动力分析软件FLUENT对初始设计模型进行仿真分析,根据仿真结果和各区域压力分布情况,对车体外形和重量重心分布进行多轮有针对性的优化,并对最终优化结果进行仿真分析和水池试验验证,最后得出满足初始任务目标要求的车体构型。该项工作可为后续两栖车车体构型设计提供借鉴。

840D车轮辐板孔裂纹成因的强度及疲劳分析

采用大型通用商业分析软件Abaqus及Ansys,计算840D车轮在典型工况下的应力分布。计算分析表明:在坡道制动、机械载荷和停车制动3种典型工况作用下车轮辐板孔外侧处于受压状态,内侧处于受拉状态,而且应力幅值较大,是疲劳薄弱点;坡道制动工况与机械载荷工况的组合作用,是车轮辐板孔边产生高应力的主要因素;在相同制动工况下,车轮辐板孔边应力随着轮辋厚度的减小而增大,随着辐板孔向轮辋偏移量增大而增大;机械载荷工况与坡道制动工况的组合作用是导致各种车轮辐板孔疲劳裂纹萌生的主要原因;机械载荷工况与停车制动工况的组合作用对车轮辐板孔边萌生疲劳裂纹的影响相对较小。

碟轮修整单层钎焊金刚石砂轮的试验研究

单层钎焊金刚石砂轮在制作完成之初由于砂轮基体加工存在误差以及磨粒粒径大小不一等原因造成磨粒等高性不一致,这使其难以在硬脆材料的精密磨削中得到广泛的应用。采用自制的钎焊碟轮对80/100#单层钎焊金刚石砂轮进行了修整试验研究。在修整试验前后跟踪了砂轮磨粒等高性的变化,进行了SiC陶瓷的磨削试验,并观测了工件表面质量的变化情况。试验结果表明:采用此方法能够实现单层钎焊金刚石砂轮的高效精密修整。修整试验结束后砂轮磨粒等高性较好,磨削SiC陶瓷的表面质量得到明显改善,表面粗糙度Ra值达到了0.1μm以下。

单颗钎焊金刚石磨粒磨损试验研究

采用单颗磨粒试验方法,以碳钢碟轮为修整工具,研究金刚石和CBN磨粒修整过程中的磨损特征。结果表明:砂轮和修整碟轮的相对速度对金刚石磨粒的磨损有重要影响;相对速度为51.9 m/s时,金刚石磨粒的磨损高度为50.1μm;相对速度为17.3 m/s时,金刚石磨粒的磨损高度显著减小,为19.5μm。通过相同条件下金刚石与CBN磨粒的磨损特征对比,表明金刚石磨粒在磨损过程中同碟轮之间发生化学作用,加速金刚石磨粒的磨损;对试验后金刚石磨粒进行拉曼光谱分析,并未检测到石墨物质。

铁路机车车轮辐板疲劳分析

针对机车车轮源于锈蚀坑的辐板疲劳断裂,参照AAR S-669标准,按照Sines准则,并考虑热载荷、抛丸残余应力和表面缺陷的影响,使用有限元软件ANSYS进行疲劳分析。结果表明:车轮的结构设计符合AAR S-669的要求;若车轮无表面缺陷,即使车轮未经抛丸处理且承受大的热载荷,也不可能发生疲劳;若车轮有表面缺陷且承受大的热载荷,随着应力集中系数的提高,将可能发生疲劳。

汽车涉水时轮辐结构对车表水相分布的影响

针对汽车涉水时车身表面的水污染问题,将传统的汽车空气动力学知识和多相流理论相结合,运用图像处理技术给出车身表面水膜分布情况.通过对车轮辐板进行改型,建立不同开孔数目和开孔面积的车轮辐板模型,分析对比不同开孔数目和开孔面积对水膜分布情况的影响.试验结果表明,4种不同开孔数的辐板中,T7的涉水性能最优越,水膜覆盖率较原始值降低了20.67%.车轮辐板开孔有助于提高车辆的涉水性能,开孔数目越少车身表面的水相附着面积也越小.车轮辐板开孔数目相同时,车表水相附着面积随着开孔面积的增大而增大.

火车车轮S形辐板成形研究

借助商业有限元软件MSC/Superform,数值模拟了车轮压弯成形过程。研究了车轮S形辐板成形过程金属流动规律,得到了S形辐板截面变形分布,为S形辐板车轮成形工艺设计提供依据。

重载货车车轮踏面制动辐板热应力分析

采用大轴重货车是解决我国铁路货运能力不足的主要途径之一,然而提高轴重意味着车轮踏面所受的制动热负载将会增大,这可能导致大轴重货车车轮辐板热损伤加剧。因此,有必要通过对不同轴重车轮热应力的对比分析,揭示轴重大小对车轮辐板损伤的影响规律,为制定大轴重货车运行和制动条件提供支持。提出研究此问题的新思路,采用热弹塑性有限单元法,模拟在热处理工艺过程中车轮辐板残余应力分布状况,使得车轮存在仿真制动工况所需的初始残余应力。对重载运煤专线—大秦线全程循环制动进行模拟,计算得到车轮制动功率—时间历程,仿真在此工况下30 t重载货车车轮辐板的温度场和热应力场的分布状况。计算比较21 t、25 t和30 t轴重货车车轮在大秦线全程循环制动中热应力和制动完全结束后的残余应力的变化规律。结果表明,车轮在热处理后,车轮辐板残余应力是不可忽视的。随着轴重的增大,车轮辐板将承受更大的热应力和残余应力。

φ840D货车车轮辐板孔疲劳裂纹扩展特性研究

针对目前840D货车车轮辐板孔裂纹故障增多及其可能带来的隐患,本文首先采用有限元方法数值模拟了不同运用条件下车轮的机械应力和制动热应力,其次根据线弹性断裂力学理论研究了辐板孔边裂纹的应力强度因子,最后结合Forman疲劳裂纹扩展方程及裂纹扩展门槛值,得到不同运用工况下辐板孔裂纹扩展的基本特性及规律,从而分析出了导致裂纹扩展的载荷条件。分析结果表明:辐板孔裂纹是典型的疲劳裂纹,是由萌生于辐板孔内侧的微细裂纹逐渐扩展而来的,它是由热负荷和机械载荷的综合效应造成的。单纯的机械载荷不会直接导致孔边裂纹的萌生和扩展;坡道制动与机械载荷的叠加才是导致辐板孔裂纹萌生与扩展的最主要的载荷工况。这对预防车轮疲劳失效、优化车轮设计,保障行车安全,具有重要意义。

重载货车车轮辐板疲劳损伤研究

为了揭示重载货车车轮在热处理过程中产生的残余应力对车轮辐板损伤的影响规律,采用有限元软件ANSYS模拟C80型敞车车轮热处理过程中的残余应力分布,发现车轮轮辋外圆角处的残余应力为拉应力;轮辋内圆角、轮毂外圆角和轮毂内圆角处的残余应力为压应力;将热处理产生的残余应力作为初始应力,综合考虑重载货车车轮在大秦线全程运行中产生的踏面制动热应力和轮轨机械应力,基于疲劳损伤累计理论计算车轮辐板的疲劳损伤量。结果表明:与不考虑残余应力相比,考虑残余应力时,车轮轮辋内圆角、轮毂外圆角和轮毂内圆角处的疲劳损伤量小,而轮辋外圆角处的疲劳损伤量大,前者说明热处理过程中形成的残余压应力与制动过程中产生的压应力叠加后可以有效抑制轮轨机械应力引起的车轮辐板疲劳损伤,后者说明热处理过程中形成的残余拉应力则会加速车轮辐板的损伤;轮辋外圆角处是车轮辐板的相对薄弱位置。

无心磨床磨削工件的力学应用

外圆无心磨削是不定心的磨削 ,由托板支承靠工件自身外圆定位进行磨削。为了得到无心磨床磨削工件时托板的合理角度 ,确保不同工件被磨削后的精度和表面粗糙度 ,本文通过对无心磨床磨削工件的受力分析 ,利用力的平衡方程式导出托板倾斜的角度公式。经实例验算 ,结果与实际相符。

列车车轮辐板断裂原因分析

通过化学成分分析、宏观及微观检验、力学性能测试、有限元分析等方法对列车车轮辐板断裂的原因进行了分析。结果表明:车轮辐板内侧面存在明显的点腐蚀,在辐板表面交变应力的作用下发生疲劳开裂,当疲劳裂纹扩展到一定长度时车轮发生断裂。点腐蚀不仅破坏了辐板表面喷丸加工所形成的高硬度残余压应力层,并在点蚀坑内部造成应力集中,形成疲劳裂纹源。因此车轮在运输、存放及使用过程中应注意防护,避免腐蚀的发生。

CBN砂轮的进展

CBN砂轮的出现导致了磨削技术革命 ,磨削加工由此进入了一个可实现高效作业的新时期。文中介绍了近十年来 CBN砂轮的发展与应用。

碟轮修整单层钎焊金刚石砂轮对磨削SiC的材料去除机理的影响

碟轮修整方法可以实现对单层钎焊金刚石砂轮的精密修整,改善磨粒等高性,提高加工表面质量。为了探究此种修整方法对磨削SiC陶瓷的材料去除机理的影响,建立了砂轮修整量与单颗磨粒最大切厚之间影响关系的理论模型,并且进行了单层钎焊金刚石砂轮的碟轮修整实验,在修整过程中又进行了SiC陶瓷的磨削实验。从砂轮磨粒形貌及磨削表面形貌角度对磨削过程中的材料去除机理进行了研究。结果表明,碟轮修整单层钎焊金刚石砂轮增加了砂轮表面动态有效磨粒数,减小了单颗磨粒最大切厚,使SiC陶瓷的材料去除方式从修整前的脆性断裂转变为塑性变形,最终实现了SiC陶瓷的延性域磨削。

单轴和多轴疲劳准则下的车轮疲劳强度分析

为了分析城际动车组车轮的疲劳强度,首先建立城际动车组车轮的有限元模型,依据国际铁路联盟的UIC510-5标准以及欧洲的EN标准模拟车轮在直线、曲线和道岔工况下的应力;并依据车轮的单轴疲劳准则Haigh形式的Goodman曲线图分析评估城际动车组车轮的疲劳强度,以及利用多轴疲劳准则Crossland曲线来评估辐板孔的疲劳强度.结果表明,城际动车组车轮能满足静强度和疲劳强度性能要求.疲劳强度的薄弱部位是垂直或者平行于车轮半径的辐板孔的孔边缘中间位置或中间位置连线上的点,以及辐板与轮毂过渡部位.

考虑不同辐板的城市轨道车轮热力耦合特性研究

以城市轨道交通车轮为研究对象,建立了三种典型辐板型式(直辐板、单S型辐板和双S型辐板)的轨道车轮模型,研究了轨道车轮结构载荷和热载荷的计算方法,重点比较了这三种辐板型式轨道车轮在不同磨耗下的热力耦合特性,获得了热力耦合条件下的不同辐板类型轨道车轮的耦合应力特性,利用Goodman疲劳极限图对三种辐板型式轨道车轮疲劳强度校核。结果表明:三种辐板型式的轨道车轮均满足疲劳强度要求;双S型辐板车轮较直辐板车轮和单S型辐板车轮在耦合场中具有较好的抗疲劳性。

车轮辐板疲劳强度分析的工程方法

为了探讨评价车轮辐板疲劳强度的工程方法,文章在分析现有各种方法的基础上,通过理论分析和实际计算,提出了简明适用的辐板疲劳评定方法:在轴对称车轮的有限元分析中,只需对车轮任一径向截面进行加载计算,分析所有工况下最大和最小主应力方向的应力循环,就能够找出辐板的最大动应力,进而通过Haigh形式的Goodman疲劳曲线对辐板安全性进行判断。