锥度车轴轮对压装分析

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轮轴几何参数在轮对压装中的应用分析

轮轴几何参数在轮对压装中的应用分析

Internal Combustion Engine & Parts• 115 •轮轴几何参数在轮对压装中的应用分析丁铎(呼和浩特铁路局包头西车辆段,呼和浩特010050 )摘要:在轮对压装过程中,轮轴的圆柱度、过盈量等几何参数的变化对产品合格率有很大的影响。

我们通过对轮轴压装过程中车轮与车轴的受力分析,找出影响轮对压装力曲线的影响因素,并针对这些影响因素提出合理建议,防止出现曲线末端平直及降吨现 象,提高轮对压装的合格率。

关键词:几何参数;粗糙度;压装力曲线1背景概述随着铁路货车运输向着重载方向发展,货车轮对的质 量要求也随之提高。

通过研究我们发现,货车车轴的疲劳 强度很大程度上受车轮与车轴结合部位的应力分布状态 以及轮对压装质量的影响[|」。

因此,我们对货车轮轴压装时 配合部位受力状态与压装力曲线进行研究,分析车轮和车 轴的几何参数对压装曲线结果的影响,能够帮助我们改进 加工工艺,同时指导轮对现场生产,提高轮对质量,提高轮 对压装合格率。

包头西车辆段轮轴车间采用冷压装工艺进行轮对压 装,设备为进□ PLC 油压机和微机控制的记录系统,轮对生产过程中采取基轴制,即车轴的轮座部位采用磨削加工 获得符合规程规定尺寸和表面粗糙度,车轮使用立式镗床 加工轮毂孔,目前每月轮对压装合格率可达95%以上。

良作者简介:丁铎(1990-),男,内蒙古乌海人,助理工程师,于包头西车辆段从事轮对生产检修工作。

球头销零件冷镦坯料的优化[J /O L ].热加工工艺,2015,44(21): 117-118,121.[2」李霞.大规格异型40Cr 球头销冷挤压成形技术的研究[D 」. 武汉理工大学,2010.[3]余世浩,李霞,刘容.大规格异型球头销冷挤压成形模拟[J ]. 武汉理工大学学报,2010,32(21 ): 102-105.[4」H ong W ang.The stam ping and m old design o n stainless steel cover [C 」// Second International Conference o n M echanic A utom ation and C ontrol Engineering . IEEE , 2011:5433-5436.[5] C ao Suhong .3D m old design of outlet based on pro / engineering [C ]// Sym posium o n Electrical & Electronics Engineering (EEESYM ).IEEE ,2012:39-43.[6] Zhang Q ingping ; Cui H uanyong ; W ang Yuzeng.Process Design for Cold Precision Forging of Bevel Gear [C ]//InternationalConference o n D igital M anufacturing & A utom ation .IEEE ,2010:好的压装力曲线如图1所示,部分轮对压装后压装曲线被 判定为不合格的轮对主要是曲线末端平直(曲线末端平直线长度超过该曲线投影长度的15%)和降吨超差(曲线末 端降吨的长度超过该曲线投影长度的10%,其降吨数超过 按该轮毂孔直径计算的最大压力的5%)的现象[2]。

轮对一次压装的浅析与对策

轮对一次压装的浅析与对策

轮对一次压装的浅析与对策发布时间:2022-09-02T01:38:38.300Z 来源:《科学与技术》2022年4月8期(下)作者:思晓花[导读] 统计近年来的一次压装合格率,经过分析轮对压装曲线,找到影响一次压装合格的关键因素,思晓花中国铁路青藏集团有限公司青海省西宁市 810006摘要:统计近年来的一次压装合格率,经过分析轮对压装曲线,找到影响一次压装合格的关键因素,制订相应措施,使得各型轮对压装合格率明显提高。

关键词:轮对;加工;压装;粗糙度;圆柱度;过盈量。

轮对一次压装是按厂修技术标准将加工选配好的车轮、车轴经同温后利用轮对压装机过盈冷压,通过压装压力曲线来判断轮对是否压装合格。

一、轮对一次压装合格率的数据统计西宁东车辆段承担着青藏集团公司客货车轮对的组装工作,具有10种轮对的厂修资质,而现场仅有一条轮对组装流水线,承担8种客车轮对、2种货车轮对组装工作,无法同时组装客、货车轮对。

经统计2017年至2020年共计压装轮对10625条,其中客车轮对压装1508条,共计压装1637次,其一次压装合格率平均为92%;货车轮对压装共计9117条,共计压装9422次,其一次压装合格率平均为为96%。

其中RDAM96轮对的一次压装合格率,最低仅为65%。

二、轮对一次压装的过程分析由以上数据可以看出,西宁东车辆段厂轮轮对一次压装合格率偏低。

进而分析2020年度压装不合格曲线,主要有降吨、超吨、平直、轮位差(盘位差)超限及中间凹下等原因。

对轮对一次压装过程进行分析如下:1.人员素质。

由于从2016年才开始从事轮对压装工作,业务技能及经验掌握有一定差距,加之10种轮对组装之间换型频繁,导致作业人员对标准易混淆。

比如2017至2020年厂轮共计压装RDAM96轮对188条,分11次完成,平均每次17条,实际生产中最多一次压32条,最少一月仅有2条,无法对轮座、轮毂孔、盘座、盘毂孔的粗糙度、圆柱度及过盈量等因素调整到最佳配合,缺乏经验值。

影响轮对压装质量因素及对策

影响轮对压装质量因素及对策

影响轮对压装质量因素及对策发表时间:2020-12-22T08:30:34.811Z 来源:《中国电业》(发电)》2020年第19期作者:王俊杰[导读] 因此在轮对压装时研究材料对它的影响是必不可少的环境,下面就对此因素分析如下:中车铺镇车辆有限公司摘要轮对压装常见问题主要有:压装末端抖吨现象、终止压装力小于最小压装力及试制中轮对压装试制周期较长。

本文的主要要目的是通过车轴车轮材质、过盈量、压装配合表面的几何形状及粗糙度等方面分析以解决压装末端抖吨、终止压装力小于最小压装力及试制中轮对压装试制周期较长现象关键字:轮对压装 , 车轴车轮材质 ,过盈量, 轮轴锥度, 粗糙度一、轮轴材料对轮对压装的影响及对策1.1轮轴材料的影响原理及现有项目数据统计分析材料是代表轮轴加工特性、疲劳特性等,因此在轮对压装时研究材料对它的影响是必不可少的环境,下面就对此因素分析如下:不同项目轮对的材质不同,立式车床所加工的粗糙度不同,因为粗糙度是跟材料的性能及立式车床的进给量有关系的,因此不同项目所给的进给量是不一样的.上述原因为压装不合格提供了可能性,现就轮对压装问题进行理论分析:(1)单位接触面的压力P压装力F= N 因此影响压装质量的因素有一方面是动摩擦系数是与粗糙度有直接关系,因此粗糙度的值直接影响压装质量;另一方面是材料的弹性系数的大小也影响压装质量,这两方面因素都是由不同材料决定的。

现对于现场立车车轮加工时不同材料、不同项目、不同进给量、糙度、压装力统计如下:上述统计表明:①材料ER7刚性强度相对较大,加工得出的粗糙度较高。

因为影响粗糙度的原因有进给量、材料的刚度等.②同一车轮材料所匹配的轴的材料不同,所要求的粗糙度不一样,因为不同材料的摩擦粘着力不一样。

总结如下:材料为ER9车轮在分别配上EA1N及EA4T的轴时;即使轴加工后的粗糙度相差不大,但是由于轴的材料特性及加工时由于915rad/mind 转速带来的轴表面的加工硬化不同,从上表来看EA1N加工硬化程度明显要比EA4T加工硬化程度要高,因此只需要较小的粗糙度就能达到压装力范围。

轮对压机导致压装拉伤风险分析与解决措施

轮对压机导致压装拉伤风险分析与解决措施

83中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2018.05 (上)轮对是铁路车辆走行部的关键零部件,它的质量直接关系到列车的运行安全,铁路货车曾发生因轮座压装不当导致车轴轮座疲劳断裂的冷切事故,这直接影响了铁路干线的安全畅通,故轮对压装质量一直是困扰铁路部门的难题。

而轮对的压装质量受配合部位的加工情况、润滑脂的选用和涂抹、压装设备状况等诸多条件的影响,而组装后配合部位的情况又难以检测,很多时候都是通过压装曲线的形状根据经验判定,准确率不高。

压装设备对压装质量的影响尤为关键,以下介绍一种压装设备的压装机理以及通过对其结构的分析,通过设置监控点,并摸索大量压装数据,最终获得合理的监控红线,以保证压装质量。

该压装设备是一种立式框架结构压机,初期当压装产生拉伤废品时,无法判断4个调节点位置是否合适,并且调节趋势无法判定,只能通过盲目的排除方式逐个测试,造成大量的废品。

而通过应变监控系统,直观的判断受力情况,从而根据受力情况,直接判断哪个调节点出现偏差,并且根据应变差值的大小可判断出调节垫片的具体厚度,效果非常理想。

1 压装机结构压机主要由上下横梁、主立柱(装有油缸)、副立柱(装有C 型挡板)组成的立式框架结构,另外还有作为副立柱的移动支撑作用的下导轨,主副立柱分别与上下横梁以及下导轨连接。

如图1所示。

图1 压装机示意图2 压装过程受力分析(1)轮对受力情况。

轮对水平放置在压装小车V 型支座上,压装时一侧车轴端面与压装机摆锤接触,另一侧车轮轮毂面与压块作用,如图2所示。

压装机液压缸顶出,当达到一定压力时,车轮与车轴发生相对位移。

从作用力情况分析,最理想的受力情况是车轮毂面两侧压块受力相等,且每个压块上下受力均匀,压装时轮毂孔中心线与车轴中心线一致。

F 1、F 2为压装机两个压块对轮毂的作用力,F 3为压装机摆锤对车轴的作用力。

图2 轮对压装受力示意图(2)压装设备受力情况。

轮对一次压装不合格问题分析

轮对一次压装不合格问题分析

第2期(总第213期)2019年4月机械工程与自动化MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATIONNo.2Apr.文章编号:1672-6413(2019)02-0191-02轮对一次压装不合格问题分析雷建中,李树林,王 科(太原重工轨道交通设备有限公司技术中心,山西 太原 030032)摘要:针对铁路机车车辆轮对压装过程一次压装不合格率较高的情况,分别从设备、工装、轮轴部件配合部位质量、检测量具等方面进行了研究分析,提出了设备校正、工装优化设计、轮轴部件配合部位质量控制、专用检测量具校准等控制方法,降低了轮对一次压装不合格率,使轮对压装质量趋于稳定,同时提高了生产效率。

关键词:轮对压装;不合格;校准;优化设计中图分类号:U260.331+.1 文献标识码:B收稿日期:2018-11-05;修订日期:2019-01-15作者简介:雷建中(1983-),男,山西吕梁人,工程师,硕士,主要从事铁路车轴及轮对工艺开发。

0 引言轮对作为铁路机车车辆走行部的关键部件,轮对压装的质量直接关系到机车车辆的运行安全。

铁路机车车辆轮对压装一般使用轮对压装机通过压力将车轮冷压至车轴上,轮对压装后主要通过检查压装压力曲线、轮对尺寸、轮轴部件静不平衡位置相位差等项目来判定是否合格。

在实际生产过程中,轮对压装机长期超负荷运转以及不同规格产品之间的设备调整都会使轮对压装机运行精度发生变化,同时由于轮轴部件配合部位质量控制不一致以及检测手段限制等原因,使得轮对压装过程容易产生压装压力曲线、轮对尺寸及轮轴部件静不平衡位置相位差不合格等情况,严重时发生轮轴配合部位拉伤,造成产品报废。

通过对某公司一段时间内轮对压装情况的统计发现,轮对一次压装不合格率较高,严重影响轮对产品质量,同时降低了生产效率。

本文针对上述情况展开分析研究,并制定相应对策从而降低轮对一次压装不合格率。

1 轮对一次压装不合格原因分析基于轮对一次压装不合格情况分别对轮对压装过程中轮对压装机状态(包括使用工装)、轮轴部件配合部位质量、检测器具情况等进行了跟踪分析。

轮对压装过程中几个关键工艺参数的分析

轮对压装过程中几个关键工艺参数的分析

轮对压装过程中几个关键工艺参数的分析摘要:铁路客车轮对承受着车辆的全部载荷,并在负重的条件下沿轨道作高速运转,轮对压装作为重要工序之一,其参数直接影响着行车安全。

本文分析了轮对压装的工艺过程中的几个关键参数,阐述了压装过程中易产生的问题,分析了产生这些问题的原因。

关键词:轮对;工艺;参数轮对是铁路客车最主要的零部件之一,而轮对组装的质量是保证车辆在高速运行中安全的至关重要的环节,车轴、车轮经过几道工序的加工,最后冷压组装,轮轴的加工质量好坏直接影响到轮轴压装环节的合格与否。

通过对压装环节主要质量问题的分析,我们找到了引起这些问题的原因,并在相应生产工序中采取措施,加强了工艺管理。

1. 影响轮对一次压装合格率的因素轮轴压装合格与否是用压装曲线来判别的,所以压装曲线记录仪的灵敏度也直接影响着轮对一次压装合格率。

同时,为了保证所需的联接强度及防止轮对联接部分的应力过高,必须正确选择过盈量。

但在实践中只满足过盈量的选取值,并不能取得理想的压力曲线和终止压装力,它还受到配合表面几何形状误差等因素的制约。

1.1 轮座、轮毂孔锥度对压装合格率的影响通常,在车轮轮毂孔上加工0.04的正向锥度,车轴轮座上加工0.10的正向锥度,以保证曲线形状及终止压装力合格。

在轮对压装过程中,由于轮座、轮毂孔锥度不一致,轮轴配合表面各部位的尺寸(沿径向方向)都不相等,因而沿轴向方向每一横截面的过盈量也不相等。

如果轮座与轮毂孔圆锥度较大且方向一致时,在开始压装时,会出现压力小或没压力,而压装一定量的长度时随过盈量的增加压力迅速增大,造成曲线的长度不够。

1.2 测量误差对轮对压装合格率的影响由于外径干分尺和百分表本身的不确定度(外径千分±0.006 mm,百分表±0.O25mm),再加上选配时测量部位和测量温度及湿度的影响,对过盈量的选取值形成累积误差,不能反映轮轴尺寸的真实值,直接影响过盈量选取的准确性,导致轮对一次压装合格率下降。

轮对压装曲线不合格的原因分析和改进措施

轮对压装曲线不合格的原因分析和改进措施

86安全与生产2019年第1期中国机械MACHINE CHINA轮对压装曲线不合格的原因分析和改进措施王 欢 王俊武 齐海强 季 飞(晋西车轴股份有限公司专用分公司 山西 太原 030027)0 引言随着铁路货运步入快速化和重载化的发展阶段,车辆安全性至关重要,事关国家财产和人民生命安全,机车轮对作为机车行走的关键部件,其制造质量,尤其是车轴、车轮组装质量是直接影响行车安全,车轮、车轴配合部位的摩擦腐蚀和压装车轮造成的残余应力是诱发轮座裂纹的主要原因。

本文针对轮对组装过程中常见的压装曲线不合格问题进行了分析,用以轮对组装的指导实践,减少不合格率,避免在退轮过程中出现的拉伤造成的经济损失。

1 铁路货车轮对组装的原理一直以来,我国铁路货车行业领域中,轮对组装和轴承组装均采用冷压装工艺,采用基轴制,按照TB/T1718和《铁路货车轮轴组装检修及管理规则》中车轮和轮毂孔选配计算公式和压装经验,确定过盈量,依据轮座磨削后的尺寸和过盈量要求确认轮毂孔尺寸,轮座表面和轮毂孔表面用稀料和白布清洗擦拭干净后均匀涂抹植物油,用全自动轮对压装设备先右后左一一进行压装。

由于轮对组装参数精度要求较高,选配过盈量精确到0.01mm,车轮轮毂孔内径尺寸和车轴轮座尺寸在温度差较大时尺寸变化较大,因此压装时应使轮轴处于同一温度下进行,一般是轮轴零部件放置8h 以上才可组装。

轮座压入轮毂孔过程中,轮毂受到径向正压力,发生变形,轮毂孔直径变大,轮座直径变小,当压装力克服配合面轮毂孔所受到的正压力产生的摩擦力,车轴轮座和轮毂孔表面产生相对移动从而实现轮对的压装。

2 轮对压装曲线常见不合格类型和原因分析2.1 压装曲线吨位超差图1压装吨位超差的轮对压装曲线图1所示为压装吨位超差的轮对压装曲线,轮座尺寸为209.51,依据TG/CL 224-2016《铁路货车轮轴组装检修及管理规则》,最大允许压装力为1231.92 kN,实际压装力为1254.5kN,超出了最大允许压装力范围。

轮对压配合时的压装与分解

轮对压配合时的压装与分解

轮对压配合时的压装与分解摘要:轮对是转向架的重要组成部分。

通过了解轮对压装的基本工艺的基础上,并进一步分析圆柱度,过盈量,压入速度和润滑剂等关键因素对轮对压装质量的影响。

通过分析关键因素的影响,有助于提高轮对压装质量,从而为转向架安全工作提供重要保障。

关键词:转向架;轮对压装;关键因素1前言轮对本身的结构并不复杂,但是由于它承担的任务多且重要,因此它的加工制造以及组装要求都非常高。

尤其是轮对的组装对于转向架的运行表现起到关键性的作用,组装稍有差错容易引发列车停车,甚至脱轨等重大事故。

通过对轮对组装过程的分析,可以更好地保证轮对正常使用,保障列车行驶安全。

2轮对压装工艺简介轮对本身结构较为简单,但是其对压装的要求却十分严格。

目前常见压装根据压装方式不同可以分为普通压装和注油压装两种方式。

其中普通压装根据压装温度不同可以分为热压装和冷压装。

热压装是将车轮内孔进行加热使其膨胀后再进行压装,其主要是针对过盈量较大的情况下使用。

热压装工艺设备一般较为复杂,一次投入成本较高,压装合格率较高,可提高车轴的使用寿命,止推试验效率低。

冷压装是直接通过压装机将车轮压到车轴上的方式,其主要是针对过盈量较小的情况下使用。

冷压装设备较为简单,一次性投入成本较低,但压装合格率一般,对操作要求较高,操作不当容易“戗轴”,对车轴寿命有一定影响,止推试验效率高。

而注油压装是在车轮上开注油孔,在压装过程中通过注入高压油,在车轮和车轴接触面之间形成一层油膜进行压装,其主要是针对车轴表面要求较高时使用。

注油压装设备较为复杂,操作难度较大,加工难度大,但压装过程允许停顿且不限时间,可以在一定范围内自由调整车轮位置。

这三种压装工艺目前都在使用,都有各个的优缺点。

这三种压装工艺的选择主要根据车轮和轮轴的结构以及压装的具体要求来决定的。

目前使用最为广泛使用的还是冷压装工艺。

3轮对压装影响因素在轮对冷压装过程中,影响压装效果主要包括过盈量,圆柱度,压入速度和润滑剂等因素。

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锥度车轴轮对压装分析
摘要我国轨道车辆转向架造、修普遍采用轮轴冷压装工艺, 基于基轴制(或基孔制)采用过盈配合,选配车轮轮毂孔、车轴轮座直径后, 均匀涂抹润滑介质后压装,通过压装过程产生的位移--压力曲线判定配合标准。

但冷压装轮对在退卸时往往产生车轴、车轮拉伤现象,致使车轴、车轮报废。

锥度车轴车轮压装的轮对,可以很好避免该项问题的发生。

锥度车轴轮对的压装需解决的是如何在制造过程中保证压装曲线符合标准要求。

通过以往车轴加工经验,分析、实践锥度车轴的加工过程和参数指标控制方法。

建立力学模型,分析锥度车轴压装过程中车轴车轮配合直径变化对压力变化产生的影响,制定压装过程中达到符合要求的压装曲线的控制方法。

关键词转向架锥度车轴轮对压装曲线
1问题的提出
目前,部分轨道交通车辆在运营维护过程中为便于更换车轮及降低车轴损伤率,提出车轴轮座、车轮轮毂孔须采用锥度配合的冷压装组装。

锥度车轴轮对压装技术标准依托于《EN 13260 铁路应用-轮对与转向架-轮对-产品要求》及《UIC 813 为动车和拖车提供轮对的技术说明--公差和组装》。

基于国内普速客车以及高速动车组转向架等干线铁路客车轮对成熟、完备的轮对冷压装制造工艺技术,以及理论计算压装力及压装速度等参数,进行理论探讨。

2工艺性分析
2.1锥度车轴加工与检测
锥度车轴压装以轮对冷压工艺为基础,采取基轴制,先计算得出满足要求过盈量,选配确认车轮内孔直径与车轴轮座直径后,均匀涂抹润滑介质,用压力机一一对应进行压装。

检测、选配、压装时应使轮轴处于同一温度下进行,压装后压装曲线是唯一的检验依据。

锥度车轴压装的关键因素是过盈量的选取,其决定压装曲线走势。

过盈量的选取要保证提供足够的配合力,使轮对在运用中不发生相对运动,保证运行的安全。

故尺寸范围内,选取合适的过盈量进行车轴单件加工、检测,是首先需要解决的问题。

加工1:300锥度轮座无技术难点,加工前进行砂轮修型后,参照既有工艺可完成轮座精磨削加工。

首件加工时,为验证工艺性及摸索锥度过盈配合趋势,过盈量按照车轴轮座大端直径Φ205.31mm进行选取,锥度1:300进行磨削,车轮为供成品,后续选配过盈量为0.305mm。

后续验证和有限元分析模拟均表明,上述参数选取较为合理。

鉴于首件工艺验证,故加工完毕后选取三坐标方法进行锥度检测,批量生产过程中可采用锥度塞规的方式进行研磨检测。

2.2有限元分析模拟
参考部分文献资料【1】,基于有限元分析软件,针对轮对的过盈装配进行仿真计算,及利用有限元方法对机车轮对的压装过程的有限元模拟表明,通过计算机有限元分析软件,可较为真实的模拟轮对压装过程中的Mises应力分布情况,并得出参考压装曲线。

选用有限元分析软件ABAQUS建立有限元分析模型,通过比对模拟压装曲线和试验压装曲线,验证计算模型是否准确。

以此为理论依据,通过对轮对等效应力,发现轨道车辆轮对压装过程中的应力变化过程和特点。

2.3车轴压装力
压装力是判断轮对装配合格的重要因素,它抑制轮对承载时,车轴扭曲形成的轮座与轮毂孔间相对运动。

相关试验研究证明【2】, 在其以过盈方式组装中, 当扭转力超过压装力的0.6% 时, 即会产生微动, 两接触界面间会出现波浪形不规则起伏, 从而有摩擦力产生,导致车轴与车轮之间的配合面出现微损伤趋势。

在轮对高速行进中, 由于微动磨损, 车轮与车轴接触区金属
表层会产生母材组织剥离,导致摩擦系数不规则变化。

根据所选用车轮及车轴材质理化特性,在常规温度、湿度环境下,其尺寸变化并不明显,故本文研究过程中,不考虑环境因素对车
轴受力的影响。

车轮高速转动对车轮引起离心力, 会有加剧车轴与车轮分离,故选取轮座作为车轴损伤典型事例进行分析。

2.4问题分析
2.4.1几何模型
车轴车轮压装为大变形量的过盈配合,需考虑几何非线性的影响。

模型具有轴对称性,所以
可以采取轴对称模型来进行分析,这样可以节省计算时间。

由于车轮上加工有轮盘安装的定
位销孔和螺栓紧固安装孔,并轮毂上加工有注油孔和回油槽,因此车轮非轴对称结构。

但由
于上述结构对过盈装配过程的影响极小,因此在模拟建模时去除上述结构,简化非接触区结构。

2.4.2材料属性
在轮对组装过程中,车轴轮座表面和车轮轮毂内表面发生配合作用力,可分解为法向的相互
作用力和切向的摩擦力,接触表面部分材料经历典型弹塑性变形,故ABAQUS模拟分析需给
出弹塑性属性。

车轴材质选用低碳合金钢牌号EA4T,车轮为热作模具钢ER9,根据机械设计
手册,上述材料选取弹性模量210GPa,泊松比为0.28。

由于缺少上述材料的压缩和拉伸的形变数据,故假设车轴、车轮配合过程的弹塑性近似为理想状态。

2.4.3接触与摩擦
车轴、车轮装配过程中,采用数控轮对压装机进行试验。

共有4组表面发生接触和摩擦,即
车轴轮座锥面和车轮轮毂内表面,压装机夹持台固定车轴接触面,压装机另一侧挡铁和车轴
非压装侧端面,以及压装机压头端面通过导套工装与车轮轮毂孔外侧端面。

因分析车轴轮座
与车轮轮毂孔两个锥面配合,故建模分析时仅考虑这对配合接触和摩擦,其他接触摩擦假定
立项状态,摩擦因数设为零,将车轴两端视为自由端。

ABAQUS分析中的摩擦公式设为库伦
摩擦,由于缺乏摩擦因数的试验数据,故假定为0.12。

2.4.4网格划分
ABAQUS网格划分提供两种形式,一为接触划分,另一种为部件划分。

前文提到为简化计算,模型创建时选用轴侧建模法,此处网格划分仅对接触位置实施边缘布置种子,对结合表面采
用均匀网格划分法,设定单元长度为1mm,选取二维轴对称线性四边形减缩积分单元CAX4I
进行分析。

2.4.5等效应力分析
通过ABAQUS模拟仿真计算,锥度车轴、车轮配合过程中,车轮进入车轴装配面越过车轮注
油槽后才产生等效应力变化,即车轮仅受重力影响下,可手动推至车轴轮座约1/2位置处,
这与生产工艺验证实际情况相符,可见ABAQUS建模正确性。

另通过压装起始阶段等效应力
图可发现,锥度车轴车轮装配时,起始应力突变状态较为缓和,无突变集中点,是锥度车轴
车轮压装装配优势,最终应力集中点集中于压装终止时刻的车轮边缘,可大限度地降低轮对
压装和注油退卸过程中戗轴风险。

图2 锥度车轴车轮配合终止Mises等效应力
车轴车轮的压装引入段塑性变形阶段不明显,且历程较短,等效应力仅按一次最大值,随着车轮进一步被压入,车轴轮座表面并没有应力聚变,塑性变形区域随着压装过程迅速增加,
应力逐渐下降,并在210--300MPa之间,最终应力集中在接触部位的端点。

3结论
针对锥度车轴车轮压装过程,基于ABAQUS有限元仿真原件,建立的轮对压装模型,通过仿真过程与实际工艺试验的比对,验证了模型的正确性,为锥度压装工艺建立理论基础,并通过模拟得出的等效应力变化,可有效识别出压装过程的风险点,为轮对组装工艺开发提供新的手段。

在既有轮对压装工艺的基础上,开发完成的锥度车轴车轮压装工艺,为后续非锥度配合轮对压装参数优化提供途径,在分析以往结构车轴车轮压装过程中,在满足尺寸要求的前提下,最大消除压装起始阶段的应力聚变是后续改进工作的方向和重点。

参考文献
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