武汉理工大学计算机张伟,轮对加装扣环方案的强度分析及评定

文献

上海铁道科技２００５年第４期

文章编号ＣＮ３１—１５０２缸(２００５)０４一０２３—０２

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轮对力口装扣环方案硇强度分析及评定

文汉云

长江大学计算机学院

黄继雄张伟莫易敏武汉理工大学机电学院李述松武汉铁路局武昌机务段

机车轮对轮箍加装扣环后，可有效地防止因轮箍弛缓而造成的机车脱轨等重大事故隐患。但是由于加装扣环后轮辋与轮箍的配合面变短，轮辋受力中心外移；扣环槽部不可避免会有应力集中；轮箍的踏面和轮缘在使用过程中会发生磨损，为恢复踏面和轮缘的线型，需要对其进行车削修整，会导致轮箍与轮缘变薄。为保证轮对轮安全运行，须对加装扣环后的机车车轮进行研究。

为此，本文以ＤＦ４Ｂ型机车加装扣环后的车轮为研究对象，运用有限元分析软件ＡＮｓＹｓ进行了强度分析，为保证铁路机车运行安全提供了理论依据。

１引言

过盈量，取轴与轮辋之间的过盈量为０．３２ｍｍ，轮辋与轮箍之间的过盈量为１．２７５ｍｍ。所有模型均在三维造型软件Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ中完成，并将三者按有过盈

装配。

２．２轮对受力状况及工况的选取

车轮在运行过程中承受多种复杂载荷，以ＤＦ４Ｂ型机车为例。轮对压装过盈配合、机车自身轴重、轮重及其转移造成的轨道对车轮径向作用力、轨道对车轮的水平侧向力、齿轮经车轴作用在车轮的牵引力矩、车轮轨道之间的粘着牵引力等对车轮应力分布有着较大的影响。考虑到运动中动载荷和轨缝对车轮的冲击，将径向力Ｐｌ处理为车辆总重作用在车轴上的静载荷Ｐ０乘上一个系数２．６，而侧向力Ｈ１取为静载荷Ｐ０的１／２。

经过计算，其纵向力Ｐ１大小为３７６ｋＮ，横向力Ｈ１大小为９０．２ｋＮ。按照美国ＡＡＲ标准ｓ一６６０一８３《机车和货车车轮设计分析评定方法》，其具体计算载荷作用位置如图２所示。

轮对是机车车辆走行部中最重要的部件，我国机车大都采用装配式车轮，它由车轴、轮辋和轮箍三部分组成。为了防止机车车轮轮箍弛缓造成的机车脱轨事故，保障行车安全，郑州铁路局机务处提出了组装式机车轮对轮箍加装扣环的方案。其具体轮对加装扣环装配图如图１

所示。

２轮对的强度分析

按照美国ＡＡＲ标准Ｓ一６６０—８３《机车和货车车轮设计分析评定方法》，确定了计算工况及载荷，对车轮进行强度分析。

２．１轮对计算模型的确立

考虑到磨耗到极限的车轮与新轮相比受力状况恶劣，因此选用磨耗到极限的车轮为计算对象。

由于研究考察的重点在于加装扣环处，同时也为了节省计算时问，提高分析效率，对模型中计算精度影响很小的地方进行了简化。去掉了轮辋上的油孔及幅板上的起吊孔，并忽略模型中较小倒角对整体结构的影响。

轮轴与轮辋、轮辋与轮箍之间的配合属于过盈配合，由于扣环槽的存在使得轮辋与轮箍的配合面变短，为保证配

图２计算载荷作用位置

２．３有限元计算

整个车轮在结构上具有轴对称性，

图１轮对加装扣环方案的装配简图

合的紧固度特适当加大了各配合部位的