货车车轮踏面损伤温度场与应力场的有限元分析

摘 要：在铁路运输不断提速及重载的情况下，采用踏面制动方式制动的货车车轮承受着强摩擦、高热载荷及大轮轨作用力的恶劣条件，在反复制动时，车轮将产生热疲劳损伤而造成车轮的失效破坏。本文根据货车的实际工作条件，对21t轴重、速度为120 km/h的货车车轮在一次紧急制动过程中的温度场和应力场分布进行了有限元模拟，分析了温度场和应力场的分布与货车车轮踏面损伤之间的关系。研究结果表明，在整个制动过程中，温度与热应力的最高点都集中在闸瓦与车轮的接触摩擦面部位，且随着制动过程的温度不断上升，达到峰值后又缓缓降低；车轮的温度是由踏面向轮轴位置逐渐降低的，越靠近轮轴，温度与热应力值越低；制动结束后，车轮内部的温度高于踏面的温度，最大应力产生在车轮踏面之下。
关键词：货车车轮；温度场；应力场；有限元模拟；热疲劳损伤