基于标准的某地铁车辆车轮强度校核

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本文以某地铁车轮为研究对象,应用ANSYS软件建立了考虑了轮轴装配过盈量(孔径比分别为1‰、1.2‰和1.5‰)影响的车轮有限元模型,采用欧标EN13979-1中给出的车轮在直道、弯道、道岔三种运行工况下承受的标准载荷,并考虑车轮在直道、弯道、道岔运行时制动受载情况,结合AAR标准S660关于车轮机械性能计算的机械载荷工况,进行了有限元计算,按标准取出了应力并开展了车轮强度校核。研究结果表明:各工况下,车轮辐板径向应力、第二主应力的最大值及幅值较为集中地出现在辐板与轮毂过渡部位,而第一主应力最大值出现在车轮油孔外侧边缘处,应力范围最大值则出现在辐板内侧与轮毂过渡部位;对于第三主应力,车轮辐板主要处于受压状态;相对于其它工况而言,道岔制动和弯道制动工况计算得到的辐板应力状况更为恶劣。过盈量对辐板应力有较大影响,应力随过盈量提高而增大,以最危险工况道岔制动为例,辐板内侧与轮毂过渡处,过盈量从1‰o增大至1.5%o,径向应力最大值及幅值分别提高18.96%和19.07%;车轮油孔外侧边缘处,第一主应力最大值更是提高了96.20%。其影响与力学局部作用影响原理有一定出入,有待进一步证实。该车轮满足AAR标准S660规定的静强度要求,车轮辐板径向应力依据EN13262进行考核,安全系数达4.63;主应力依据EN13979-1考核,安全系数达4.19。
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