考虑轮轴过盈配合的地铁车轮踏面制动温度场和应力场研究

摘要

【目的】地铁车轮受力复杂，不仅受轮轨耦合力和轮-轴过盈配合产生的接触压力的影响，还受制动过程中产生的热载荷的影响。【方法】以某单S型辐板地铁车轮为研究对象，在ABAQUS软件中建立了地铁车轮有限元模型，分析了轮轴过盈配合对车轮在直线工况下机械应力分布的影响。建立了道岔工况下车轮踏面制动时的热-力耦合模型，采用直接耦合法研究了车轮温度场和应力场的变化规律，研究了不同磨耗量下车轮的机械应力和热-机耦合应力对车轮结构强度的影响。【结果】结果表明：制动时热载荷主要影响靠近踏面的结构部分，靠近轮毂部分受轮轴过盈配合影响大；新车轮与磨耗到限车轮辐板处的耦合应力最大相差69.3 MPa;车轮直径在820～840 mm区间内耦合应力比较稳定，浮动只有9.1 MPa.【结论】该研究为地铁车轮结构设计提供了科学的依据，对地铁车轮的维护工作具有良好的指导作用。

关键词

地铁车轮 / 热力耦合 / 过盈配合 / 磨耗车轮 / 温度场 / 应力场