轨道车辆车轴强度及疲劳裂纹扩展寿命分析.pdf

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1、DOI:10.13890/j.issn.1000-128x.2013.02.0242013年第2期机　　车　　电　　传　　动№2,20132013年3月10日ELECTRICDRIVEFORLOCOMOTIVESMar.10,2013试轨道车辆车轴强度及疲劳裂纹验扩展寿命分析检李瑞霞，赵力，齐双强，王桂军测（宝鸡南车时代工程机械有限公司，陕西宝鸡721003）作者简介：李瑞霞(1962-)，摘要：以GCY300II型轨道车12t轴重车轴为研究对象，采用机车车轴的强度标准，利用有限女，高级工程师，主要从事元计算方法计算车轴不同轴重下的6种不同工况的静强度和疲劳强度，在获得对

2、应工况的应力分布及轨道工程车辆转向架的开数值的基础上，进行车轴的静强度和疲劳强度分析，并确定车轴薄弱部位，然后假定车轴最薄弱部位发设计工作。出现疲劳裂纹，将不同轴重、不同工况下计算得到的应力数值作为车轴裂纹处的载荷应力谱，再结合疲劳断裂分析理论计算分析车轴疲劳裂纹扩展寿命。计算结果表明:车轴薄弱部位为车轴变截面处，其中最薄弱部位为车轮内侧轮座处上边缘。关键词：轨道车辆；车轴；强度分析；裂纹扩展寿命中图分类号：U260.331+.1；TP391.9文献标识码：A文章编号：1000-128X(2013)02-0074-04AnalysisofRailVehicleAxleSt

3、rengthandFatigueCrackPropagationLifeLIRui-xia，ZHAOLi，QIShuang-qiang，WANGGui-jun(BaojiCSRTimesEngineeringMachineryCo.,Ltd.,Baoji,Shaanxi721003,China)Abstract:TakingaxleofGCY300II12t-axle-loadrailcarasresearchobject,accordingtolocomotiveaxlestrengthstandards,axlestaticandfatiguestrengthofth

4、esixdifferentconditionswithdifferentaxleloadwascalculatedwithfiniteelementmethod.Basedonthestressdistributionandnumericalvalue,staticandfatiguestrengthofaxlewereanalyzed,andweakpartsoftheaxlewasdetermined.Assumingtheweakestpartsofaxle,andtakingstressvaluesofdifferentaxleloadanddifferentco

5、nditionsasaxlecracking-pointstressspectrum,fatiguecrackpropagationlifeofaxlewasanalyzedcombinedwiththeoreticalcalculation.Theresultsshowedthatvariablecross-sectionwasweakpartofaxle,andtheweakestpartwasedgeofinsidewheelseat.Keywords:railvehicle;axle;strengthanalysis;crackpropagationlife0引言

6、车车轴的强度标准进行细致的强度及疲劳分析是很有必要的。铁路大型养路机械及各种轨道车辆车轴在运行、本文以公司具有代表性的GCY300II型轨道车12t轴作业中承受着拉压、扭转和冲击等多种复杂的交变应重车轴为研究对象，采用机车车轴的强度标准，利用力。因此，进行车轴在复杂应力状况下的强度及疲劳有限元计算方法计算车轴不同轴重下的6种不同工况分析，是防止车轴发生损坏现象、保证铁路运输安全[1]的静强度和疲劳强度，进行静强度和疲劳强度评定、的重要技术手段。确定车轴薄弱部位。在此基础上进行车轴薄弱部位的宝鸡南车时代工程机械有限公司（以下简称“公疲劳裂纹扩展寿命分析。司”）生产的轨道工程

7、车辆车轴是依据铁路车辆车轴的标准及技术条件生产制造而成。在实际中，公司生产1车轴强度分析的轨道工程车辆品种多，再加上车辆本身的自重和牵1.1有限元模型引功率的增大，此时采用车辆车轴型式的标准及技术实际运用中，车轮和车轴一起组装成轮对使用，条件是否满足强度及疲劳要求，没有相应地分析研究。因此取轮对整体作为研究对象。基于轮对的结构特点，鉴于此种情况，对公司生产的轨道车辆车轴，采用机采用八节点六面体三维实体单元来划分网格，划分单收稿日期：2012-04-17元个数为320568个、节点个数为208503个。在有限元建—74—　第2期