1.机车轮对轮箍加装扣环方案简介
      此方案是将机车轮对轮辋由原设计宽128 mm减少到107 mm，在轮箍内侧根据挡深107 mm加工10 mmX10 mm的扣环槽，扣环槽内镶装截面尺寸为10 mmX16 mm的扣环，扣环在轮箍热状态下镶装，轮箍加装扣环后的装配图见图，下面对该结构进行强度分析。
      2.计算对象的选取
      本次计算选取某系列机车轮对作为计算对象。计算过程中，首先按照轮对实际尺寸在SolidWorks下建立轮对的实体模型，通过parasolid文件格式导人到有限元分析软件ANSYS中。考虑到磨耗到限车轮(轮箍厚度38 mm，轮缘厚度26 mm)比新制造车轮的受力状态更恶劣，因此选用磨耗到限车轮作为对象进行计算更具有说服力，其实体模型如图。为方便计算，在建立轮对实体模型时进行一些简化，根据其几何模型和载荷的对称性采用半个车轮，去掉了轮辋上的油孔及幅板上的起吊孔，忽略模型中较小倒角和圆角对整体结构的影响。
      3.计算工况选取
      车轮在运用过程中承受多种复杂的载荷。轨道对车轮有径向和横向作用力、制动过程中闸瓦对车轮的摩擦热负荷、轮对装配过程中采用过盈配合、高速旋转时引起的离心力等均对车轮的应力分布有着很大的影响。
      由于轮与轴、轮箍与轮辋采用过盈配合，存在于各种工况。不同的过盈量对车轮的应力影响较大，同时对轮轴压装配合的紧固度也有很大影响。但实际的车轮生产过程中，磨耗到限的车轮其过盈量一般小于最大过盈量，因此计算中取过盈量的平均值，并取车轮运行中最恶劣的曲线制动工况。在此工况下车轮的载荷情况，见图，各载荷作用位置符合AAR的s-660-83标准C37。其中，Pr为曲线工况下作用在增载侧(轮重转移)轴颈上的垂直载荷；R为曲线工况下钢轨对增载侧车轮的垂直支反力；H为曲线工况下钢轨对车轮的横向反作用力；T为制动热负荷；a为平均过盈量。
      4.有限元计算及计算的边界条件
      4.1.计算模型
      采用Solid45及Mesh200两种单元对实体模型进行网格划分，得到有限元模型见图。
      在ANSYS软件中，可以通过点一点单元和面-面单元实现轮轴之间的过盈配合。此次计算采用面-面单元，利用软件中的接触向导以GUI方式分别创建轴与轮辆、轮辋与轮箍之间的过盈配合，取轴与轮辋之间的平均过盈量为0.32 mm，轮辋与轮箍之间的平均过盈量为1.275 mm。
      4.2.温度场计算
      计算中考虑比较恶劣的工况，假设热量全部被车轮吸收，且在整个车轮踏面周围均匀地分布，亦即热负荷是轴对称的，该问题属于轴对称问题。为了在应力计算中采用同一模型，以便利用温度场计算的结果，取1/2车轮进行计算，见图。温度场计算的载荷是由于对车轮施行恒速制动或紧急制动时产生的热负荷，本次计算以30 km/h恒速，制动10 min。

                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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