〈新〉车轴受力分析.doc

基于日本标准的强度分析 采用日本JIS．E．4501铁道车辆车轴强度设计方法和JIS．E．4502铁道车辆车轴 品质要求，对CRH2动车组非动力车轴进行疲劳强度计算和分析。 日本的车轴疲劳强度计算中考虑了车体振动引起的垂向和横向加速度对弯曲 应力的影响，不过动载荷系数的取法与欧洲有所不同，在欧洲标准中，一般垂向 动态载荷系数α=O．25，横向动态载荷系数卢β=0．175， 日本标准中的动态载荷系数 日本JIS车轴的受力简图 然后通过相关资料找到ZMA120型车非动力车轴参数如下表: d mm r mm j mm g mm a mm h mm x mm y mm l mm 202 840 2100 1493 170 1400 63 72 135 其中轴重为14t，经换算得到W=137.2kn V Km/h Av Al W kn P kn Q0 kn R0 kn 80 0.42 0.20 137.2 27.44 18.29 41.17 100 0.52 0.24 137.2 32.93 21.93 49.41 120 0.62 0.28 137.2 38.42 25.61 57.64 轮座处得许用应力awb取147Mpa，该车轮处得弯矩、应力计算结果和安全系数列于下表 一 车轴的强度分析 (一)基于日本标准的强度校核 采用日本JIS．E．4501铁道车辆车轴强度设计方法和JIS．E．4502铁道车辆车轴 品质要求，对A型080城轨车辆非动力车轴进行疲劳强度计算和分析。 日本的车轴疲劳强度计算中考虑了车体振动引起的垂向和横向加速度对弯曲 应力的影响，不过动载荷系数的取法与欧洲有所不同，在欧洲标准中，一般垂向 动态载荷系数为O．25，横向动态载荷系数为0．175，它们与车辆的运行速度无关； 而日本标准中，动态载荷系数取决于运行线路和速度，具体的取值见下表。 日本标准中的动态载荷系数 线路状态 等级 速度V km/h αv αl 改进的高速线 SA 200—350 0．0027v 0．030+0．00060 v 高速线A A 150-280 0．0027v 0．030+0．00085 v 改进的既有线A A 60—160 0．0027v 0．040+0．0012 v 60 0.16 O．11 既有线B B 60～130 0．0052v 0．060+0．0018 v 60 0.31 0．17 符号说明 符号 说明 单位 a mm d 轮座径 mm g 车轮踏面间距离 mm h mm j mm l mm r 车轮踏面半径 mm Z 轴轮座处抗弯截面模数 mm*mm P 横向力 N Q. 颈上的垂向力， N R. P引起的踏面上的垂向力 N W 车辆轴重 N M1 轮座处P引起的弯曲力矩 mN*m M2 轮座处垂向动态载荷引起的弯曲力矩 mN*m M3 轮座处横向力引起的弯曲力矩 mN*m σb 轮座处的弯曲应力 N/mm σwb N/mm σL σv 垂向动态载荷系数 m 安全系数 n 疲劳安全率 G 车轴重心 V 使用最高速度 车轴受力简图 车轴相关参数列表。 d mm r mm j mm g mm a mm h mm x mm y mm l mm 202 840 2100 1493 170 137.2 63 72 135 根据标准JIS．E．4501，车轴轮座位置的弯曲应力由下式确定： 在我国，动车组实际运行线路既有改进的既有线路又有客运专线，并且很快将有满足90km／h时速的高速线路，所以在计算中，车辆的运行速度按照不同的线路情况选取，分别取为90km／h、80km／h和60km／h。车轴的动态载荷系数和载荷计算结果列于下表 A 型地铁080车辆非动力车轴载荷计算结果 V km/h σv σL W kN P kN Q. kN R. kN 80 0.42 0.20 137.2 27.4 18.3 41.2 100 0.52 0.24 137.2 32.9 21.9 49.4 120 0.62 0.28 137.2 38.4 25.6 57.6 轮座处的许用应力取147MPa，该车轴轮座处的弯矩、应力计算结果和安 全系数列于表 A型地铁转向架非动力车轴轮座处的应力计算结果 V km/h M1 Kn*mm M2 kN*mm M3 kN*mm σb Mpa n 60 17405 2785 9363 62.2 2.4 80 17405 3759 10291 67 2.2 90 17405 4229 11268 70 2.1 A型地铁转向架车轴材料为