轮轴压装过程的有限元分析

轮轴压装过程的有限元分析摘要:由于轮轴压装质量直接影响轨道列车的安全运行,针对轮轴压装不当产生轮轴内表面严重机械损伤的问题,应用有限元法对其进行研究•用Abaqus建立过盈配合下轮轴的有限元模型,仿真分析压装过程中压装力和等效应力的变化及分布规律,发现应力集中位置位于车轴轮座与轮毂孔的结合处及注油孔的外沿,因此应对应力集中位置做重点探伤;压装过程中压装力和最大等效接触应力都不断变化,其中压装力随着压装位移的增大而逐渐增大,而最大等效接触应力随着压装位移的增大呈先增大后减小的趋势;通过对比不同压入位移时轮轴的等效应力发现,压入位移超过190mm时,车轴左端卸荷槽处开始发牛形变,出现应力集中现象,因此压入位移应控制在190mm以内.关键词:轮轴压装;过盈配合;压装力;等效应力;冇限元中图分类号:U260.331.1文献标志码:BFinitcclementanalysisofwheelandaxleshaftfittingprocessWANGTing,FANZhixin(SchoolofMaterialScienceandEngineering,DalianJiaotongUniversity,Dalian116028,Liaoning,China)Abstract:Thequalityofwheelandaxleshaftfittingaffectsthesafetyofrailwaytrainoporationdirectly.Forseriousmechanicaldamageofthewheelandaxleinnersurfacecausedbytheimproperinstallation,thefinitcelementmethodisusedtostudywheelandaxleshaftfitting.ThefiniteelementmodelsofwheelandaxleshaftarebuiltinAbaqus・Throughthesimulationandcalculation,thechangeanddistributionrulesoffittingforceandtheequivalentstressbetweenwheelandaxleareanalyzed・Itisfoundthatthestressconcentrationappearsinthecombinationofwheelseatontheaxleandwheelhubboreandtheouteredgeoftheoilinjectionhole・Sothelocationofstressconcentrationshouldbedetectedwithemphasis.Withthefittingforceandmaximumequivalentcontactstresschangingconstantly,thefittingforceincreasesalongwiththepressdisplaccment,whilethemaximumequivalentcontactstressfirstlyincreasesandthendecreases.Bycomparingtheequivalentstressofwheelandaxleshaftwithdifferentpressdisplacement,itisfoundthatthestressconcentrationwillinducethephenomenonofdeformationintheunloadinggroovewhenthepressdisplacementisover190mm.Itisbettertocontrolthepressdisplacementunder190mm.Keywords:wheelandaxleshaftfitting;interfereneefit;fittingforce;equivalentstress;finiteelement收稿日期:2016[KG*9]]07[KG*9ll30修回日期:2O16[KG*9H11[KG*9]作者?介:王挺(1962—),男,内蒙古呼和浩特人,高级工程师,博士研究牛,研究方向为机车车辆结构设计及材料工艺,(Email)wangtingsx@sina.com;樊志新(1961—),男,辽宁沈阳人,教授,博导,博士,研究方向为连续挤压理论与技术,(Email)fanzx@djtu.edu.cnO引言轮对是铁路车辆走行部分的重耍组成部件•轮轴压装过程通过专业压装设备将车轴与车轮以过盈配合方式压装在一起,轮轴压装质量直接影响轨道车辆运行的安全性•因此,研究轮轴压装过程中的应力分布对提高轮轴压装合格率和压装质量具有重要意义.国内外学者对轮轴压装过程进行大量的研究,成晓杰[1]运用有限元法分析套筒过盈配合接触,并与理论分析结果进行对比,验证有限元接触算法对过盈配合分析的有效性,对有限元分析轮轴过盈配合有借鉴意义.梁红琴等[2]和李晓艳等[3]仿真分析货车轮对的压装过程,研究过盈量、摩擦因数与压入速度等因素对轮轴压装应力分布及压入力的影响•孙玲芳[4]和邓荣兵等[5]分别用Abaqus和ANSYS对轮轴压装进行冇限元建模,得出不同装配过程和不同载荷条件下的应力分配情况•王秋实等[6]基于弹性力学进行有限元仿真计算,结果表明车轴两端的轴座应力较大,且表面应力值与过盈量存在较好的线性关系•魏延刚等[7]用有限元法对机车轮对压装过程进行弹性和弹塑性有限元模拟,结果表明弹塑性模拟分析比弹性模拟更加可靠,能够反映轮毂间的接触边缘应力集中,并且能比较准确地计算出轮对的塑性变形及其影响•陈虹等[8]和许...

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