高速动车组新型车轮强度仿真分析及试验研究

摘要

我国在线运营的CRH系列动车组用车轮一直沿用技术引进时产品，车轮种类多，标准和结构不统一。为推进动车组车轮自主化，结合“动车组关键技术自主创新深化研究一时速350公里中国标准动车组样车研制”课题，本文研究完成了高速动车组新型车轮设计、仿真分析、试验台和线路试验。
　　论文梳理总结了国内既有动车组用车轮结构型式、技术参数、材质性能及运用检修限值，结合中国标准动车组统型技术要求，设计了具有自主知识产权的新型动车组车轮。其次，综合分析国内外车轮设计标准、评定方法，对相关技术标准及适应性进行了对比分析;建立车轮有限元模型，确定载荷和边界条件，分析直线、曲线、道岔和超常载荷四种工况下新型车轮静强度和疲劳强度;建立轮轴压装配合有限元模型，分析不同过盈量下，车轮新造及磨耗到限工况下轮毂孔处应力。第三，对采用ER8C材质的新型车轮实际样件进行试验台试验研究，试验项目包括样件车轮的拉伸性能、冲击功、断裂韧性、轮辋硬度;完成实物车轮的试验台疲劳试验。最后，跟踪测试了新型车轮踏面磨耗、轮缘磨耗及等效锥度随运营里程的变化数据并进行了数据分析。
　　上述研究工作是对自主车轮研发的有益尝试，对自主车轮开发、研制和应用有一定的理论和现实意义，对掌握高速动车组车轮研制核心技术、进一步探索动车组轮轴服役安全性与可靠性、提高动车组车轮运用安全性具有重要作用。

目录

声明

致谢

摘要

1．1研究背景及意义

1．2国内外研究现状

1．2．1国内外动车组车轮应用现状

1．2．2国内车轮强度研究现状

1．2．3国内外车轮材质现状

1．2．4国内车轮踏面使用现状

1．3课题来源及主要研究内容

1．3．1课题来源

1．3．2主要研究内容

2．1顶层设计参数

2．2设计标准对比分析

2．3车轮结构设计

2．3．1车轮结构

2．3．2车轮材质

2．3．3车轮踏面

2．4车轮降噪方案研究

2．4．1车轮降噪方案

2．4．2轮辐涂覆阻尼材料

2．4．3降噪阻尼环或阻尼块

2．4．4降噪阻尼片

2．5本章小结

3 新型车轮强度仿真分析

3．1新型动车车轮强度仿真

3．1．1有限元模型建立

3．1．2载荷工况及施加方式

3．1．3车轮静强度仿真分析

3．1．4车轮疲劳强度仿真分析

3．2新型拖车车轮强度分析

3．2．1有限元模型建立

3．2．2车轮静强度仿真分析

3．2．3疲劳强度仿真分析

3．3压装工况下轮毂强度仿真分析

3．3．1动车轮对轮毂强度仿真

3．3．2拖车轮对轮毂强度仿真

3．4本章小结

4 ER8C材质新型车轮试验研究

4．1新型车轮机械性能试验

4．1．1车轮试样制备

4．1．2拉伸性能试验

4．1．3冲击性能试验

4．1．4断裂韧性试验

4．1．5轮辋硬度

4．2新型车轮疲劳试验

4．2．1试验概述

4．2．2试验台试验概述

4．2．3实物车轮疲劳试验

4．2．4疲劳试验结果

4．3 ER8C材质新型车轮线路磨耗测试

4．3．1测试线路

4．3．2测试设备

4．3．3测试项目概述

4．3．4测试数据分析

4．4本章小结

5．1 结论

5．2展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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