轴式对大功率电力机车车轮第3类滚动接触疲劳的影响

摘要

六轴(Co-Co)和八轴(2(Bo-Bo))和谐型大功率电力机车在诸如小曲线和大坡度等线路上运行时,车轮名义滚动圆附近频繁发生沿车轮一周连续分布且近似横向的第3类滚动接触疲劳(简称RCF3),严重影响列车的安全运营。为了分析轴式对机车车轮RCF3的影响,基于SIMPACK多体动力学软件建立六轴和八轴机车的动力学模型,结合损伤函数预测车轮的RCF3。结果表明,曲线通过时,六轴和八轴机车仅在转向架端轴非导向轮对的高轨侧车轮发生RCF3,考虑左、右曲线和机车换向运行,曲线可导致RCF3发生在六轴机车的1、3、4和6轴以及八轴机车的所有车轮。轨面干态下通过平面曲线或曲线下坡时六轴机车车轮的裂纹萌生速率约为八轴机车的1.2~2.5倍,而轨面湿态下通过曲线上坡时八轴机车的磨耗速率约为六轴机车的1~1.5倍,因而六轴机车更易发生RCF3。其原因是六轴机车转向架固定轴距更大,导致曲线引起的负纵向蠕滑力幅值更大。在直线轨道运行时,轴式对车轮RCF3无影响;直线下坡运行时,RCF3在所有车轮发生。轨面干态下RCF3的生长速率随着曲线半径的减小或下坡坡度的增加而增大,轨面湿态下RCF3的生长速率随下坡坡度的增加先增大后减小,其原因是湿态下车轮纵向蠕滑率显著增大而引起磨耗,可磨掉萌生的RCF3。