熔模鑄造機車車鉤工作應力與疲勞壽命仿真

郭志啟,龔海軍,李福軍,高正源,孫鵬飛,鐘發勇

(1.重慶交通大學機電與車輛工程學院,重慶 400047;2.天長市興宇交通裝備科技有限公司,安徽 滁州 239300)

0 引言

車鉤是列車車廂之間及車廂與機車連接最重要的零部件之一,起到串聯列車并保證安全運行的作用。車鉤傳遞相鄰車輛所受的拉、壓動載荷,當列車啟動或制動時,相鄰兩車廂之間的車鉤裝置會出現較大的縱向沖擊。如縱向瞬時應力超過車鉤限值,將破壞車鉤裝置甚至車廂結構,導致嚴重事故;如長期使用,則車鉤在交變動載荷作用下容易疲勞,形成疲勞斷裂導致安全事故。

鑒于車鉤鑄件的重要性,熔模鑄造生產必須保證車鉤具有足夠的強度和疲勞壽命[1-2],為此學者們對車鉤疲勞性能進行了大量研究。為預測車鉤疲勞壽命,田長亮等[3]采用旋轉彎曲疲勞試驗,測定了3種不同強韌性匹配的25MnCrNiMoA鋼的疲勞極限,研究表明,強韌性對重載車鉤材料的高周疲勞行為影響顯著。孟慶民等[4]對貨車的20個服役車鉤鉤舌進行了裂紋擴展過程的全程監測,基于95%存活率和90%置信度得出了剩余壽命與對應的裂紋長度關系。朱濤等[5]將基于線路實測得到的載荷譜作為重載貨車車鉤服役環境,進行疲勞臺架試驗,基于假設分布對車鉤退化數據進行擬合,得到了壽命預測圖。

通過疲勞試驗來研究車鉤的疲勞裂紋擴展和壽命具有直觀、準確的優點,但也費時費力,通過理論與仿真結合的方式來估算出疲勞壽命則快速有效。……