机车车轮与重载辙叉的接触与残余应力分析

摘要

针对大秦重载线路道岔辙叉区疲劳伤损、裂纹、剥离掉块等问题,利用JM3机车车轮型面和标准75 kg/m钢轨12号辙叉型面,建立机车车轮和辙叉区三维有限元接触模型,对辙叉等效应力、表面接触应力和内部残余应力进行有限元弹塑性分析;结果表明:翼轨上距离理论尖端240 mm位置的MISES应力最大,达到1 537 MPa,进入塑性变形阶段,塑性应变会引起材料的残余应力和残余变形;距理论尖端240 ～420 mm区段残余应力较大,最大可达到945 MPa,主要分布深度在0.5mm左右;机车通过辙叉区段平顺性良好,最大变形相差不大,但距离理论尖端480 mm位置的最大残余变形超出其他位置,达到0.087 mm,该截面位置翼轨磨耗会相对严重.