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軸箱是實現(xiàn)輪對滾動向構(gòu)架平動轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵部件，是連接輪對與構(gòu)架的活動關(guān)節(jié)，它傳遞牽引力、制動力、橫向力和垂向力，在機車車輛的轉(zhuǎn)向架構(gòu)成中，起著承上啟下的重要作用。伴隨鐵路高速、重載時代的來臨，軸箱服役過程中承受的載荷條件變得更為復(fù)雜苛刻，由此導(dǎo)致的軸箱組成部件失效將嚴(yán)重影響行車安全，例如國產(chǎn)提速客車CW-2系列轉(zhuǎn)向架投入運用后，先后發(fā)生吊桿裂折、軸箱轉(zhuǎn)臂節(jié)點定位座裂損、構(gòu)架強度不足等問題，尤其是軸箱體彈簧定位座在12個月內(nèi)接連8次被檢出平均長度超過83mm的裂紋，而軸箱轉(zhuǎn)臂處裂紋也大量涌現(xiàn)，甚至發(fā)生轉(zhuǎn)臂折斷的質(zhì)量事故，直接威脅鐵路運輸安全，并造成巨大損失。
可見，開展針對軸箱的靜強度分析與疲勞強度校核分析對保障鐵路客貨運安全具有重要意義。軸箱體是包括機車、客車和部分貨車在內(nèi)的大部分車型軸箱的骨架，它以間隙配合的方式套在軸承外，通過螺栓連接安裝內(nèi)、外端蓋，同時還設(shè)有一系簧座，根據(jù)需要還可設(shè)置軸箱拉桿安裝座、垂向止擋凸臺等。由于缺乏直接標(biāo)準(zhǔn)，目前國內(nèi)針對軸箱體強度校核的常用做法是，借鑒轉(zhuǎn)向架構(gòu)架強度試驗相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，將其推廣應(yīng)用于軸箱體，完成其強度計算與校核。然而，現(xiàn)有研究在標(biāo)準(zhǔn)推演過程中，往往做了較大的載荷類型和(或)工況組合簡化，使得強度評價結(jié)果因涵蓋外載種類和(或)模擬工況的不足，存在偏離標(biāo)準(zhǔn)要求較遠和遺漏最危險條件的可能。本研究探討B(tài)SEN13749：2005《鐵路應(yīng)用-轉(zhuǎn)向架構(gòu)架結(jié)構(gòu)要求的規(guī)定方法》標(biāo)準(zhǔn)在軸箱體強度分析中的推演應(yīng)用方法，并以出口某國機車軸箱體為例，介紹方法的使用過程。
現(xiàn)有針對軸箱的試驗標(biāo)準(zhǔn)，如BSEN12802：1998《鐵路應(yīng)用-軸箱-性能試驗》，UIC515-5：1994《機車車輛轉(zhuǎn)向架走行部軸箱試驗》等，均為針對軸箱整體(包括軸箱體、滾動軸承、密封件、油脂等)進行臺架和運行試驗的指導(dǎo)準(zhǔn)則。標(biāo)準(zhǔn)中僅規(guī)定了垂向與橫向載荷，且與試驗?zāi)M運行速度相關(guān)，未包含縱向載荷，考核重點在于軸箱溫度、軸承缺陷和密封效果，未涉及軸箱體強度驗證。軸箱體強度校核的常用做法是借鑒針對轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的強度試驗標(biāo)準(zhǔn)，如BSEN13749：2005《鐵路應(yīng)用-轉(zhuǎn)向架構(gòu)架結(jié)構(gòu)要求的規(guī)定方法》(以下簡稱EN13749)，UIC510-3：1994《二軸、三軸轉(zhuǎn)向架試驗臺強度試驗》、《TB/T1335-1996K鐵路車輛強度設(shè)計及試驗鑒定規(guī)范》等，將其對構(gòu)架強度計算時的載荷工況確定方法，推廣應(yīng)用于軸箱體，從而實現(xiàn)針對軸箱體的強度計算與校核。EN13749是用來指導(dǎo)轉(zhuǎn)向架構(gòu)架強度設(shè)計、計算、試驗和生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)，相對于其他標(biāo)準(zhǔn)，它具有如下3個較為明顯的特點：①適用范圍較廣。根據(jù)用途和特點將轉(zhuǎn)向架分為包括客車、動車、拖車、機車等在內(nèi)的7類。②包含的試驗載荷類型多樣。涉及垂向、橫向、縱向、扭轉(zhuǎn)和由構(gòu)架上安裝部件產(chǎn)生的附加載荷。③載荷工況組合方式明確。按照運用中有可能產(chǎn)生的情況，對載荷進行組合、疊加�；贓N13749的上述特點，本研究選取該標(biāo)準(zhǔn)作為后續(xù)推演應(yīng)用的基礎(chǔ)。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設(shè)計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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