30t轴重货车车轮热应力分析
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更多 的热 量 ， 而更 容 易受 到热 损 伤 。 因
目前 ， 国货 车 车 轮 的 名 义 直 径 为 ８ ０ ｍｍ， 否 我 ４ 能 满 足 ３ 及 以 上 轴 重 的 运 用 要 求 有 待 进 一 步 研 究 。 ０ｔ 加
向阳 （ ９ ６ ）男 ， 南 澧 县 人 ， 士 生 （ 回 日期 ：ＯＯ ７ １ ） １８ 湖 硕 修 ２ ｌ —Ｏ — ２
闸瓦 与车 轮踏 面摩 擦产 生 的热 量为 车轮 的热 源 ， 任 意 时刻 ， 量通 过 闸瓦 与车 轮踏 面接 触 的部分 传 向整个 热 车轮， 即车 轮踏 面与 闸瓦 的摩 擦 产生 的热 量并 不是 在 车 轮 圆周 上 同时产 生 ， 是 由于 车 轮 的 高 速转 动 ， 以假 但 可 设热 量 在整 个 车轮 踏面 圆周 上均 匀产 生 ， 为 热负荷 也 认
（ ８ Ｏｎｍ 和 ９ ５ｒｍ） 车 轮 进 行 紧 急 制 动 工 况 下 热 ≠ ４ ＇ ｌ １ ａ 的
种模 式受 到 现有 站线 长度 等 客观 条件 的 限制 ， 因而 提
分 析仿 真 ， 过 分 析 、 通 比较 仿 真 结 果 ， 望 能 得 出 ３ 期 ０ｔ
轴 重货 车适 宜 的轮 径 值 ， 为我 国研 制 ３ 及 以上 货 车 ０ｔ
３ 轴 重 货 车 车轮 热 应 力分 析 ０ｔ
向 阳 ， 茂海 ，马 鹏 ， 运兵 傅 刘
（ 南交通 大 学 机 械 工程 学 院 ，四川 成都 ６ ０ ３ ） 西 Ｉ １ ０ １
摘 要 热 损 伤 是 重 载 货 车 车 轮 失 效 的 主 要 原 因之 一 。分 析 了 ３ 轴 重 货 车 不 同轮 径 的车 轮 在 紧 急 制 动 工 况 下 ０ｔ
图 １
８ ０ ｍｍ 新 车 轮 与 ４
磨 耗 到 限有 限 元 模 型
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
３ ０
铁 道 机 车 车 辆
第 ３ Ｏ卷
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一
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ａ （ ａ Ｍ 一 ｔ＋ ｎ ）
叩 — — ■ 一 —
一 — — 一
的 温 度 场 和 热 应 力 场 ， 过 分 析 比较 ， 出 ３ 轴 重 货 车 车 轮 直 径 的建 议 值 。 通 得 ０ｔ 关键 词 轴 重 ； 径 ； 度场 ；应 力 场 轮 温 中 图 分 类 号 ：Ｕ２ ２ ３ ｌ １ ７．３。 。 文献标志码 ： Ａ
随着 我 国经 济 的快 速 发展 ， 对铁 路 运输 能力 的要 求
高轴重 是 提高铁 路 货物 运输 能力 的主要 方式 ， 已被许 多
国家采 用 。 根 据 国际重 载 协 会 ２０ ０ ５年 巴 西 年 会 的 定 义 ， 载 重
转 向架 提供 理 论参 考依 据 。
１ 有 限 元 模 型 的 建 立
货 车 的轴重 应 在 ２ 以 上 。 目前 ， 际 上 货 车 的最 大 ７ｔ 国 轴 重 已达 ４ ， ０ｔ 而我 国重 载线 路上 运行 的 ８ 级运 煤专 ０ｔ
是 轴 对 称 的 。根 据 对 称 性 原 则 ， 用 １ ２车 轮 模 型 进 行 采 ／
用 货车 的 轴 重 为 ２ ， 向 架 采 用 转 Ｋ５ 转 Ｋ６和 转 ５ｔ转 、
Ｋ７ 普通线 路 上运行 的 ７ 级通 用 货车 的轴 重为 ２ ， ， ０ｔ ３ｔ 也 还有 大 量 的轴 重 为 ２ １ｔ的 Ｄ轴 货 车仍 在 使 用 ， 得 使
国铁 道货 物运 输发 展 的方 向 。多年 的实 践表 明 ： 重载 运
输是 提高 铁路 运输 能力 的一种有 效 途径 。
实现 重载 运输 有两 种 基本模 式 ： 扩 大列 车 编组 ， ① 开行长 大货 物列 车 ； 增加 轴 重 ， 制 大型 货 车 。而 前 ② 研
一
利用 ＡＮＳ ＹＳ有 限元软 件 ， ３ 轴重 的两 种轮 径 对 ０ｔ
第 ３ Ｏ卷 第 ６ 期 ２１ ０ ０年 １ ２月
铁 道 机 车 车 辆
ＲＡＩ Ｗ ＡＹ Ｌ ＬＯＣ ＯＭ ＯＴＩ ＶＥ ＆ ＣＡＲ
Ｖｏ． ０ Ｎｏ １３ ．６
Ｄｅ． ｃ ２ ０ ０１
文 章 编 号 ：０ ８ ７ ４ （０ ０ ６ ０ ２ — ０ １ ０ — ８ ２ ２ １ ）０ — ０ ９ ４
我 国 货 车 的 轴 重 与 世 界 上 重 载 运 输 先 进 国 家 相 比有 较
大 的差距 。
为 了进一 步 提高 铁路 货运 能力 ， 国相 关 部 门正在 我 对发 展 ３ 轴 重 货 车 转 向架 可 行 性 进 行 研 究 ， 研 制 ０ｔ 并
分析 计算 。如 图 ｌ 图 ２所 示 的两 种 轮径 的新 轮 和磨 耗 、 到 限车 轮 的有 限元模 型 。
大车 轮直 径 ， 以降低 轮轨 间 的接 触 应 力 、 动 时 的热 可 制 应 力 和轴 承 的温 升 ， 高转 向架 的运 行 稳 定 性 ， 长 车 提 延
轮使 用寿 命 ， 也 会增 加 簧 下 质 量 ， 降低 轮 轨 作 用 力 但 对
不利 。
越来 越 高 。提 高 车辆 的 运行 速度 和增 加 车 辆 载 重 是 我
样机 。对 于重 载 货车 而言 ，制 动 ” “ 是一 个非 常关 键 的 问
题 。 目前 ， 由于重 载货 车转 向架 主要 采 用 三 大 件 模 式 ， 受其 结构 的限制 ， 重载 货 车采用 的制动 方式 仍是 单侧 踏 面 制动 。随着 货 物列 车速 度 的提高 和 轴重 的增 加 ， 车 列 的动能 也会 急剧 增加 ， 因而 闸瓦和 车轮 踏 面机 械摩擦 产 生 的热量 也会 大 大增 加 ， 轮 的热 负 荷 也 会 随 之 增 加 。 车 高摩 合成 闸瓦 是重 载 和提 速货 车配 套 的制 动技 术 ， 是 但 由于 高摩 合成 闸 瓦导热 性 差 ， 车轮 在制 动过 程 中要 吸收
目前 ， 国货 车 车 轮 的 名 义 直 径 为 ８ ０ ｍｍ， 否 我 ４ 能 满 足 ３ 及 以 上 轴 重 的 运 用 要 求 有 待 进 一 步 研 究 。 ０ｔ 加
向阳 （ ９ ６ ）男 ， 南 澧 县 人 ， 士 生 （ 回 日期 ：ＯＯ ７ １ ） １８ 湖 硕 修 ２ ｌ —Ｏ — ２
闸瓦 与车 轮踏 面摩 擦产 生 的热 量为 车轮 的热 源 ， 任 意 时刻 ， 量通 过 闸瓦 与车 轮踏 面接 触 的部分 传 向整个 热 车轮， 即车 轮踏 面与 闸瓦 的摩 擦 产生 的热 量并 不是 在 车 轮 圆周 上 同时产 生 ， 是 由于 车 轮 的 高 速转 动 ， 以假 但 可 设热 量 在整 个 车轮 踏面 圆周 上均 匀产 生 ， 为 热负荷 也 认
（ ８ Ｏｎｍ 和 ９ ５ｒｍ） 车 轮 进 行 紧 急 制 动 工 况 下 热 ≠ ４ ＇ ｌ １ ａ 的
种模 式受 到 现有 站线 长度 等 客观 条件 的 限制 ， 因而 提
分 析仿 真 ， 过 分 析 、 通 比较 仿 真 结 果 ， 望 能 得 出 ３ 期 ０ｔ
轴 重货 车适 宜 的轮 径 值 ， 为我 国研 制 ３ 及 以上 货 车 ０ｔ
３ 轴 重 货 车 车轮 热 应 力分 析 ０ｔ
向 阳 ， 茂海 ，马 鹏 ， 运兵 傅 刘
（ 南交通 大 学 机 械 工程 学 院 ，四川 成都 ６ ０ ３ ） 西 Ｉ １ ０ １
摘 要 热 损 伤 是 重 载 货 车 车 轮 失 效 的 主 要 原 因之 一 。分 析 了 ３ 轴 重 货 车 不 同轮 径 的车 轮 在 紧 急 制 动 工 况 下 ０ｔ
图 １
８ ０ ｍｍ 新 车 轮 与 ４
磨 耗 到 限有 限 元 模 型
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随着 我 国经 济 的快 速 发展 ， 对铁 路 运输 能力 的要 求
高轴重 是 提高铁 路 货物 运输 能力 的主要 方式 ， 已被许 多
国家采 用 。 根 据 国际重 载 协 会 ２０ ０ ５年 巴 西 年 会 的 定 义 ， 载 重
转 向架 提供 理 论参 考依 据 。
１ 有 限 元 模 型 的 建 立
货 车 的轴重 应 在 ２ 以 上 。 目前 ， 际 上 货 车 的最 大 ７ｔ 国 轴 重 已达 ４ ， ０ｔ 而我 国重 载线 路上 运行 的 ８ 级运 煤专 ０ｔ
是 轴 对 称 的 。根 据 对 称 性 原 则 ， 用 １ ２车 轮 模 型 进 行 采 ／
用 货车 的 轴 重 为 ２ ， 向 架 采 用 转 Ｋ５ 转 Ｋ６和 转 ５ｔ转 、
Ｋ７ 普通线 路 上运行 的 ７ 级通 用 货车 的轴 重为 ２ ， ， ０ｔ ３ｔ 也 还有 大 量 的轴 重 为 ２ １ｔ的 Ｄ轴 货 车仍 在 使 用 ， 得 使
国铁 道货 物运 输发 展 的方 向 。多年 的实 践表 明 ： 重载 运
输是 提高 铁路 运输 能力 的一种有 效 途径 。
实现 重载 运输 有两 种 基本模 式 ： 扩 大列 车 编组 ， ① 开行长 大货 物列 车 ； 增加 轴 重 ， 制 大型 货 车 。而 前 ② 研
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利用 ＡＮＳ ＹＳ有 限元软 件 ， ３ 轴重 的两 种轮 径 对 ０ｔ
第 ３ Ｏ卷 第 ６ 期 ２１ ０ ０年 １ ２月
铁 道 机 车 车 辆
ＲＡＩ Ｗ ＡＹ Ｌ ＬＯＣ ＯＭ ＯＴＩ ＶＥ ＆ ＣＡＲ
Ｖｏ． ０ Ｎｏ １３ ．６
Ｄｅ． ｃ ２ ０ ０１
文 章 编 号 ：０ ８ ７ ４ （０ ０ ６ ０ ２ — ０ １ ０ — ８ ２ ２ １ ）０ — ０ ９ ４
我 国 货 车 的 轴 重 与 世 界 上 重 载 运 输 先 进 国 家 相 比有 较
大 的差距 。
为 了进一 步 提高 铁路 货运 能力 ， 国相 关 部 门正在 我 对发 展 ３ 轴 重 货 车 转 向架 可 行 性 进 行 研 究 ， 研 制 ０ｔ 并
分析 计算 。如 图 ｌ 图 ２所 示 的两 种 轮径 的新 轮 和磨 耗 、 到 限车 轮 的有 限元模 型 。
大车 轮直 径 ， 以降低 轮轨 间 的接 触 应 力 、 动 时 的热 可 制 应 力 和轴 承 的温 升 ， 高转 向架 的运 行 稳 定 性 ， 长 车 提 延
轮使 用寿 命 ， 也 会增 加 簧 下 质 量 ， 降低 轮 轨 作 用 力 但 对
不利 。
越来 越 高 。提 高 车辆 的 运行 速度 和增 加 车 辆 载 重 是 我
样机 。对 于重 载 货车 而言 ，制 动 ” “ 是一 个非 常关 键 的 问
题 。 目前 ， 由于重 载货 车转 向架 主要 采 用 三 大 件 模 式 ， 受其 结构 的限制 ， 重载 货 车采用 的制动 方式 仍是 单侧 踏 面 制动 。随着 货 物列 车速 度 的提高 和 轴重 的增 加 ， 车 列 的动能 也会 急剧 增加 ， 因而 闸瓦和 车轮 踏 面机 械摩擦 产 生 的热量 也会 大 大增 加 ， 轮 的热 负 荷 也 会 随 之 增 加 。 车 高摩 合成 闸瓦 是重 载 和提 速货 车配 套 的制 动技 术 ， 是 但 由于 高摩 合成 闸 瓦导热 性 差 ， 车轮 在制 动过 程 中要 吸收