川藏铁路线路条件下基于热-机耦合的货车车轮辐板优化*

张宗威 温泽峰 李 伟 郭 俊

(1.西南交通大学机械工程学院 四川成都 610031;2.西南交通大学牵引动力国家重点实验室 四川成都 610031)

川藏铁路是我国第二条进藏铁路，全线运营长度1 850 km，建筑长度约为1 744 km[1]。依据川藏铁路勘察设计暂行规定，川藏铁路为客货共线Ⅰ级铁路，同时其具有典型超长连续大坡度线路的特征。

近年货运车辆提速、重载成为主流发展方向，但是车轮作为重要的走行部件在运营过程中疲劳损伤经常发生。据调查，货车车轮辐板疲劳裂纹在50 mm以上约占78%，其中400 mm以上占33.3%，最长可达815 mm，裂纹产生的部位多位于轮辋与辐板过渡的圆弧处，其断面有明显的疲劳特征，这些故障多在厂修或库检时发现[2]。川藏铁路属客货混运线路，在超长连续大坡度区段，线路极端复杂，货运车辆下坡长时间制动会导致车轮热负荷大大增加，车轮服役环境愈加恶劣。针对车轮辐板疲劳问题，国内外研究学者进行了大量的研究。李树林等[3]采用静强度和有限元名义应力法对CRH3型动车组车轮进行强度分析，结果表明在机械载荷下车轮静强度、疲劳强度满足设计要求，且车轮疲劳安全系数在1.376以上，满足疲劳寿命要求。SEO等[4]研究残余应力对车轮辐板疲劳强度的影响，得出直辐板车轮在考虑残余应力的情况下，根据Dang-Van准则认为辐板疲劳强度结果超过了许用应力。张澎湃等[5]以CRH动车组轴对称车轮和非轴对称车轮为对象，应用主应力法、修正的Crossland疲劳准则、最大剪切应变准则和Brown-Miller准则分析得出车轮评估寿命，可为车轮寿命估算提供基础数据支持。……