车轮、轨道强度校核
列车车轮与轨道硬度匹配分析
列车车轮与轨道硬度匹配分析发表时间：2017-01-21T10:38:00.000Z 来源：《基层建设》2016年31期作者：张坤贤[导读] 摘要：车轮与钢轨的摩擦是最大的，每年投入的轮轨材料费用都是占有比较高的，因此，如果能够减少轮轨磨损，随之减少维修过程中的人力物力投入，具有重要意义。
身份证：44058219810907xxxx摘要：车轮与钢轨的摩擦是最大的，每年投入的轮轨材料费用都是占有比较高的，因此，如果能够减少轮轨磨损，随之减少维修过程中的人力物力投入，具有重要意义。
本文主要对列车车轮与轨道硬度匹配度进行试验研究。
关键词：列车车轮；硬度；匹配前言材料包括金属及非金属材料均有软材料磨损硬材料的现象，但是对某些材料在一定的硬度范围内，耐磨性和硬度之间呈直线关系。
另外硬度的测试是检验轮轨质量及匹配方便易行的手段。
1、试验材料及方法钢轨试验样品取自轨头。
淬火钢轨样品只是在轨头紧靠踏面处取样,以保证试验样品为原有的淬火组织。
车轮样品取自轮箍。
粗加工之后8400C淬火,以不同温度回火获得不同硬度,再加工成所借样品的尺寸。
试验用耐磨轨,普通轨及轮箍的化学成分列于附表。
试验在M一200型摩擦磨损试验机上进行。
按照轮缘和轨侧间的潜滑率(蠕滑率)在1一8%之间。
故耐磨轨试验样品的潜滑率设计为7.7%,接近于最大值。
轮轨间存在潜滑,相当于车轮有少量空转,即车轮样品线速度高,因而装于试验机下轴。
试验机下轴转速为200转/分,上轴转速为181转/分。
试验时所加负荷为75公斤,计算出最大接触应力为510N/mm2,这个应力相当于11.5吨的静载轴重下,轮轨接触面积为300mm2时的平均接触应力的1.4倍(即最大接触应力)。
但是轮缘和轨侧间最大接触应力远高于轮轨踏面间的接触应力,因此又采取减薄试验样品的方法来提高接触应力至730N/mm2。
所以在耐磨轨的试验中,试验了两个应力水平(510及730N/mm2),用以表征钢轨踏面和轨侧相对车轮的磨损。
桥式起重机计算模版
武汉科技大学高职生毕业设计（论文）武汉科技大学高职生毕业设计（论文）武汉科技大学高职生毕业设计（论文）武汉科技大学高职生毕业设计（论文）技大学高职生毕业设计（论文）设计内容计算与说明结果1）确定传动方案2）选择车轮及轨道并验算其强度许用扭转应力：MPanIIsII1205.1180][===ττ式中：IIn——安全系数，由[1]表2-21查得5.1=IInII][maxττ<故合适。
浮动轴的构造如图所示，中间轴径高速浮动轴构造如图所示，中间轴径mmdd5550)105(1-=-+=，取mmd551=图5-3 高速浮动轴构造2.小车运行机构计算经比较后，确定采用下图所示传动方案：图5-4 小车运行机构传动简图车轮最大轮压：小车质量估计取G xc=3000kg假定轮压均布，则P max=（10000+3000）/4=3250kg车轮最小轮压：P min=G xc/4=3000/4=750kg初选车轮：由[1]表3-8-15P360，当运行速度40m/min<60m/min ，Q/G xc=10000/3000=3.3>1.6，工作级车轮直径：cD=315mm材料：ZG340-640轨道：P18技大学高职生毕业设计（论文）技大学高职生毕业设计（论文）技大学高职生毕业设计（论文）技大学高职生毕业设计（论文）武汉科技大学高职生毕业设计（论文）。
HXD3B型大功率机车车轮疲劳强度分析
近年来,我国铁路货车正快速地向着重载的方向发展,大功率机车在这方面的重要性日益凸显。
车轮作为大功率机车的一个重要部件,支撑着火车的全部重量,传递着牵引力,因此车轮的强度对火车的安全性、稳定性和牵引性有着重要的重要。
1 HXD3B 型车轮分析1.1HXD3B 型车轮结构目前,大功率机车车轮共有7种轮型,辐板采用了4种形式,详见图1。
辐板形状对车轮的结构强度和刚度有较大的影响。
较小的径向刚度可使车轮具有较大的弹性,可以改善制动热负荷作用下车轮的应力状态和降低轮轨动作用力;较大的轴向刚度,可减少车轮的轴向变形,改善车辆运行性能,减少爬轨的可能性。
HXD3B型车轮采用辐板形状,上部安装制动盘,下部分工艺孔用于轮轴反压检验,反压检验时,即通过辐板上的3个工艺孔向外拉车轮来实现的。
1.2计算数据和载荷①计算数据。
HXD3B型车轮尺寸按现加工图纸,有限元分析时取全磨耗车轮直径1150mm;轴重25t;过盈量0.258mm。
②计算载荷。
工况按直线工况、曲线工况和道岔工况3种工况来进行疲劳强度校核,各工况所受载荷如下:工况1:直线(轮对对中);工况2:曲线(轮缘靠钢轨),工况3:道岔和道口(轮缘内侧面接触钢轨)其中:P为轮载荷,各力在同一断面的作用位置见:图1。
有限元分析时在车轮n个断面上施加图2所示的3个机械载荷工况,构成3n个载荷步。
1.3疲劳强度校核方法1.3.1非孔边疲劳强度校核方法对于非孔边辐板上每个考察点:1)动应力变化量其中:—若i=j,为考察节点在3n个载荷步下最大的;若i≠j,为考察节点在最大的所在的工况(n个载荷步)下最大的;—考察节点在3n个载荷步下的应力张量分别向方向投影,投影的最小值。
本文计算利用了车轮结构的循环对称性。
2)基于Haigh曲线的疲劳安全系数;—最大应力与最小应力的平均值;—最大应力与最小应力构成的应力幅值。
将(:)插入Haigh曲线中,得到考察点的安全系数、、和。
Haigh曲线见图3。
轨道力学(3)
圆，且纯滚线总是在曲线中心线外侧，相距为 y0 。
J
可以证明
y0
r0b0
R
对于一定的轮对
踏面斜率和一定的曲
线半径，纯滚线位置
确定。
轮对中心线与纯滚线间的相对位移 y* 蠕滑力的大小及方向由相对位移 y* y y0 决定。
y是轮对中心线相对线路中心线向外移动的距离。
由于本方法应用于所有曲线，故必须考虑蠕滑力的 非线性特性，具体计算可参考相关资料。
车辆稳态通过曲线的计算理论
将机车车辆简化为平面内的刚体和弹簧模型，求 解列车稳态通过曲线时，作用在轨道上的横向力和 轮对位置等。
假定列车速度恒定不变，曲线半径、超高值、轨 距等轨道几何参数不变，则机车车辆作稳态运动。
将动力学问题简化为静力学问题来分析研究。 （1）大半径蠕滑导向 （2）轮缘力导向
2、动位移、动弯矩和枕上动压力——准静态法
二、轨道力学参数 钢轨支座刚度 D 钢轨基础弹性模量 u 道床系数 C 刚比系数 k
三、钢轨荷载影响系数 速度系数 α 偏载系数 β
第三节 轨道强度检算
一、钢轨强度检算 钢轨应力：动弯应力、温度应力、局部应力、
残余应力、制动应力和附加应力等。 二、轨枕强度检算
二、蠕滑中心法
在摩擦中心法基础上，作了重要改进： （1）采用了锥形踏面 （2）计入轮对的偏载效应 （3）引入蠕滑理论，并考虑了蠕滑系数的非线性
（一）蠕滑率和蠕滑力分析
在20世纪20年代由Carter首先认识并应用于轮轨 动力学中。
蠕滑：转向架通过曲线时，其轮对不可能总是实 现纯滚动，亦即车轮的前进速度不等于其滚动形成的 前进速度，车轮相对于钢轨会产生很微小的滑动。
水轮机主轴强度校核
水轮机主轴强度校核水轮机是一种将水能转化为机械能的装置，其主要部件之一就是主轴。
主轴是水轮机的核心组成部分，负责承受水流的冲击力和转动力矩，因此其强度校核至关重要。
水轮机主轴的强度校核是指通过对主轴进行力学计算和工程验证，确定主轴的尺寸和材料是否能够满足工作条件下所受力的要求，以保证主轴的安全可靠运行。
校核水轮机主轴的强度需要明确主轴所受力的来源。
水轮机主轴受到水流的冲击力和转动力矩的作用，因此校核主要包括两个方面：冲击强度校核和转动强度校核。
冲击强度校核是指主轴在受到水流冲击力作用下的强度校核。
水流冲击力是由于水流的高速冲击而产生的，其大小与水轮机的工作条件、水流速度和水流方向等因素有关。
在校核过程中，需要确定水流冲击力的大小，并根据主轴的几何形状、材料特性和受力情况，计算主轴的应力和变形情况，以确定主轴的冲击强度是否满足要求。
转动强度校核是指主轴在承受转动力矩作用下的强度校核。
水轮机主轴在转动过程中承受转动力矩的作用，其大小与水轮机的工作条件、负载特性和转速等因素有关。
在校核过程中，需要确定主轴所受转动力矩的大小，并根据主轴的几何形状、材料特性和受力情况，计算主轴的应力和变形情况，以确定主轴的转动强度是否满足要求。
在进行水轮机主轴强度校核时，需要考虑多种因素。
首先是主轴的几何形状，包括主轴的直径、长度和连接方式等。
这些几何参数直接影响主轴的强度和刚度，因此在校核过程中需要对主轴的几何形状进行合理的选择和设计。
其次是主轴的材料选择。
水轮机主轴一般采用高强度和耐磨损的材料，如合金钢、不锈钢等。
根据主轴所受力的特点和工作条件，需要选择合适的材料，并确定其力学性能参数，以进行强度校核。
最后是校核过程中的计算方法和标准。
水轮机主轴的强度校核需要进行一系列的力学计算和工程验证，包括应力分析、变形分析和疲劳寿命分析等。
在进行计算时，需要根据国家和行业的相关标准，确定计算方法和校核要求，以保证校核结果的准确性和可靠性。
高速双轨橇车水刹车强度校核
收稿日期：２０１８－１２－２０；修回日期：２０１９－０１－２５ 基金项目：陆军装备部研究项目（１７０００１０１２９） 作者简介：肖军（１９８０—），男 ，硕士，高级工程师，主要从事火箭橇试验研究，Ｅｍａｉｌ：５０３１０６４４＠ｑｑ．ｃｏｍ。
肖 军，等：高速双轨橇车水刹车强度校核
１７
选取 Ｘ＝０．０７７ｍ、Ｘ＝０．６ｍ、Ｘ＝０．９ｍ、管道拐弯处某
平面、Ｙ＝０．７ｍ共 ５个平面与内管壁相交，在相交线上取若
干点进行压力监测，共 ３８个点，如图 ２所示。
２ 仿真计算
图 １ 水刹车装置外形结构三维图
取半模进行计算，并对计算模型进行了简化和局部处理 （图 ２）：
１）去掉三角形加强筋； ２）将部分孔封闭。
通过求解雷诺平均 Ｎ－Ｓ方程来模拟水刹车内流场和外 流场特征，数值模拟方法为有限体积法，全六面体非结构网 格（如图 ３所示），压力与速度耦合求解算法为 ＰＩＳＯ，湍流模 型采用 ＲｅｙｎｏｌｄｓＳｔｒｅｓｓ（７ｅｑｎ）结合壁函数进行处理，自由液 面方程求解采用自由液面捕捉法的 ＶＯＦ方法 。 ［７－１０］
管壁压力，校核水刹车强度，确保火箭橇动态试验安全。
１ 管壁压力计算
水刹车入口为 三 角 形，出 口 为 梯 形，外 形 结 构 三 维 图 如 图 １。三角形入口的角度取 ＝３０°，入口高度 Ｈ＝２４０ｍｍ， 入口提升角 Ф＝３０°，水流偏转角度 ζ＝９０°，入口处圆弧面半 径 Ｒ＝８００ｍｍ，水刹车整体长度应 Ｌ＝１．６ｍ。水刹车入水阻 力由实体水阻力与水动能水阻力构成。
摘要：应用 ＦＬＵＥＮＴ软件，对 ４种工况下水刹车管道压力进行了仿真计算，并应用 Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ软件，对水刹结果表明：水刹车装置最大受力状态下结构强度满足使用要求。
基于ANSYS的火车车轮静强度及疲劳强度有限元分析
2019年14期创新前沿科技创新与应用Technology Innovation and Application基于ANSYS 的火车车轮静强度及疲劳强度有限元分析童乐，刘学华，张艳，钟斌（马鞍山钢铁股份有限公司技术中心，安徽马鞍山243000）前言车轮是轨道交通车辆走行部分中关键零部件之一，承受着来自多方面的复杂的应力作用，例如，车轮、车轴是通过过盈配合的方式压装成轮对，轮轴装配部位不可避免的会产生应力作用，形成轮轴装配应力，在轨道交通车辆实际运行过程中，由于运行线路地形复杂，车轮承受着不同工况下轨道对其赋予的不同形式的动态载荷，形成复杂的动态应力。
不仅如此，车辆频繁的启动、刹车制动、拐弯、上坡等行为也对车轮所受到的应力作用产生很大影响。
当前，高速度、大载重是轨道交通车辆快速发展的方向，轮轨之间的作用力也随之不断增长[1-2]，因此车轮承受的应力作用变得更加复杂，车轮的设计强度很可能无法满足实际使用要求，车轮疲劳损伤等运行可靠性问题日益凸显。
因此，车轮在最初的轮型设计阶段有必要开展结构适用性分析，对车轮的设计强度进行校核[3-4]。
文献[5]仅对车轮的静强度做了分析，且其车轮为直辐板，本文研究的车轮采用的是S 型辐板。
目前，车轮强度校核主要是指依据UIC5l0-5标准和BS EN 13979-1标准进行车轮静强度和疲劳强度的校核分析，标准主要内容大致相同，对车轮在实际运行线路中普遍存在的直线工况、曲线工况和道岔工况进行了相关描述，并给出了对应不同工况所施加载荷大小的计算方法以及施加位置，同时对车轮有限元分析结果评价准则和方法也做出了规定[5-6]。
本文以典型的货运铁路车辆非动力整体车轮为研究对象，应用有限元仿真软件ANSYS 建立磨耗到限车轮的有限元模型，依据相关标准给出的载荷计算方法、施加位置和计算结果评定准则，建立车轮的静强度和疲劳强度校核有限元计算模型，获得不同工况下车轮的应力分布情况，对静强度和疲劳强度进行校核分析，为轮型设计提供依据。
焦化厂推焦机的设计设计说明
摘要炼焦工业是一个国家基础工业，其中推焦机是炼焦车间最重要的机械。
它的任务是进行推焦、平煤、在推焦前后摘下与安上机侧炉门、推焦时用压缩空气吹扫炭化室顶部的石墨。
近代推焦机主要由金属支架、行走机构、推焦机构、平煤机构、开门机构以及空气压缩机等构成。
行走机构和推焦装置是推焦机上最重要的两个机构，本次毕业设计主要内容就是行走机构和推焦装置设计。
行走机构主要由车轮、轨道、电机、减速器、制动器等部件组成。
推焦装置主要由电机、减速器、齿轮齿条传动装置等部件组成。
本文详细介绍了推焦机行走机构和推焦装置的结构，工作原理。
根据原有数据和参考资料，结合所学的专业知识，详细设计了推焦机行走机构和推焦装置。
并运用AutoCAD画出了完整的装配图和部分零件图，经过计算和强度校核能满足实际要求。
关键词：推焦机行走机构推焦装置焦炉焦炭AbstractWalking mechanism and coke pushing device is the most two important institutions of the coke pusher.The main content of this graduation design is the walking mechanism and coke pushing device design.Walking mechanism is mainly composed of wheel and rail, motor, reducer, brake parts, etc. Coke pushing device is mainly composed of motor,reducer,gear rack transmission device parts,etc.Coke pusher is the most important machinery in the coking workshop.Its task is to pushing coke , leveling coke , before and after the pushing time remove and install the pusher side oven door , using compressed air to sweep graphite at the top of coking chamber when it is pushing . Modern pusher machine mainly made up by Steel Timber , Walking mechanism, Pusher mechanism, Leveling mechanism, Opening mechanism , air compressor and so on . The weight of the whole pusher machine is 120-130 tonsThis paper introduced the coke pusher’s walking mechanism and structure of coke pushing device , working principle in detail . According to the original data and resources and combined with learned professional knowledge , Detailed design the pusher machine’s walking mechanism and coke pushing device . And use Auto CAD to draw a complete assembly drawing and parts drawing . After calculation and strength check it can meet the practical requirementsKey words : Coke pusher、Walking mechanism、Pusher device、Coke oven、Coke目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1煤焦化工艺国内外发展情况及现状 (1)1.1.1 国内发展现状 (1)1.1.2 国外发展情况 (2)1.2焦炉设备概述 (3)1.2.1 煤焦化的机理 (3)1.2.2 现代焦炉结构 (3)1.3行走机构和推焦装置的工作原理 (6)1.4推焦机在生产维护方面存在的问题 (8)1.4.1推焦过程中推焦杆产生振动 (8)1.4.2推焦杆中前部的立板常产生裂纹 (8)1.4.3对位不准和电机减速器被毁问题 (8)第二章推焦机行走机构的设计 (10)2.1推焦机行走机构的传动方案 (10)2.1.1带有开式齿轮传动的方案 (10)2.2.2全部为闭式齿轮传动的方案 (11)2.2推焦机运行阻力计算 (11)2.3行走机构电动机的选择与校验 (12)2.3.1电动机的稳态运行功率： (12)2.3.2初选电动机 (12)2.3.3电机启动时间 (13)2.3.4电动机过载校验 (13)2.3.5电动机发热校验 (14)2.4行走机构减速器的设计与计算 (14)2.4.1高速级齿轮传动的计算 (15)2.4.2低速级齿轮传动的计算 (23)2.5制动器的选择与校验 (31)第三章推焦装置的设计 (32)3.1推焦装置的设计方案 (32)3.2推焦装置电机选择 (32)3.3齿轮齿条的设计 (34)3.3.1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 (34)3.3.2各系数的选定 (34)3.3.3.齿轮传动的设计参数、许用应力的选择 (35)3.3.4齿轮的设计计算 (35)3.3.5齿轮齿条的几何尺寸计算 (37)3.4选择减速器 (42)3.5联轴器的选择 (43)第四章机构的安装、维护和润滑 (44)4.1推焦机安装时注意的事项： (44)4.2设计的推焦机，应满足以下几方面的要求： (44)4.3 推焦车的维护规程 (45)4.4推焦车的润滑制度 (45)4.5 巡回检查 (46)4.6运转中突然事故的处理 (46)4.7检修规程 (46)4.8 检修质量标准 (48)结论 (51)致谢 (52)参考文献 (53)第一章绪论1.1煤焦化工艺国内外发展情况及现状1.1.1 国内发展现状中国焦炭年产量和出口量于90年代初跃居世界第一位。
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关于车轮、轨道的强度校核
计算依据：
车轮，D=350mm，双轮缘；
轨道，型号30kg/m，轻轨，双轨;
运输机荷载30t，自重5t，行驶速度12m/min，工作类型：中级。
1. 疲劳计算（取车轮与轨道为先接触情况）
(1) 计算轮压jP的求解：
等效载荷 fkgQQd18000300006.02
等效轮压 fkgGQPdd57504/)500018000(4/)(
计算轮压 fkgPkPdcj460057508.00.1
(2) 线接触局部挤压应力的计算：
)(3971)635(46002600)(2600fkgbDPjjx
55ZG
材料的车轮的许用接触应力7500~6500][jx，
故 ][jxjx
Q55
材料的30kg/m轻轨的许用接触应力4925~394025~20197][jx，
故 ][jxjx
2. 强度校核
(1)最大计算轮压的求解：
fkgPkPcj87504/)500030000(0.1
maxmax
(2) 线接触局部挤压应力的计算：
)(5477)635(87502600)(2600maxmaxfkgbDPjj
55ZG
材料的车轮的最大许用接触应力9000~8000][maxj，
故 ][maxmaxjj
Q55
材料的30kg/m轻轨的最大许用接触应力
9850~78805.2~0.220197][max
j
，
故 ][maxmaxjj
结论：上述车轮和轨道均满足该运输机的强度要求以及疲劳强度要求。