基于ABAQUS的列车轴箱轴承动力学分析

郝烨江，李强，郑静

(北京交通大学 机械与电子控制工程学院，北京 100044)

符号说明

B——轴承宽度

C0——轴承额定静载荷

d——轴承内径

D——轴承外径

Dpw——滚子组节圆直径

Fa——轴向载荷

Fap——轴承的轴向承载能力

Fc——滚子离心力

FL——转臂效应载荷

Fr——径向载荷

Ft——牵引制动载荷

g——重力加速度

Gr——径向游隙

Hz——轴承承载区宽度

I——节点内力

k1，k2——载荷系数

K——载荷-位移系数

Lt——滚子有效承载长度

Lz——转臂长度

ma——轴重

ms——簧下质量

M——节点质量矩阵

n——轴承转速

ni——内圈转速

nc——保持架转速

P——系统外力

Qi——第i个滚子的径向载荷

ü——节点加速度矩阵

Z——滚子数

α——接触角

γ——计算参数

Δt——时间增量

δi——第i个滚子的径向位移

δr——沿径向力方向产生的总位移

φi——第i个滚子的方位角

列车轴箱轴承是确保列车运行品质和安全性的关键技术部件，通常使用双列圆锥滚子轴承或双列圆柱滚子轴承。由于结构及使用工况的特点，轴承在运行周期内承受的载荷十分复杂，受多方面因素的影响。轴承失效形式多种多样，但大多数集中在表面接触疲劳损伤和次表面缺陷疲劳扩展方面。对于轴承，除保证良好工作条件并定期检修外，针对性地研究其在不同工况下的动力学特性对于改进结构、提高寿命意义重大。文中以BC2-0375型列车轴箱轴承为对象建立分析模型，按照实际载荷工况加载边界条件，利用有限元方法对其动力学特性进行求解分析[1-3]。

1 轴箱轴承径向载荷

轴箱轴承承载状况极为复杂，受到轮轴、转臂等多方面因素的影响(图1)，很难给出完全符合实际条件的载荷计算公式，通常采用的径向力简化计算式为