胡飞飞， 黄志辉， 朱红军， 苗 武， 王 敏

(1.西南交通大学 牵引动力国家重点实验室，四川 成都 610031；2.宝鸡中车时代工程机械有限公司 技术研发中心，陕西 宝鸡 721003)

0 引言

160 km/h工程车一般单独编组运行，有时亦可挂车编组运行。因此，该车车轮既可以满足高速运行、又能承受大轴重。为保证制动的可靠性，车轮采用双侧踏面制动。现以工程车车轮的三维模型为研究对象，运用有限元方法，对车轮进行了热负荷及强度分析。

1 车轮有限元模型的建立

车轮辐板为S型，新造车轮直径为915 mm，磨耗到限车轮直径为845 mm。参照设计图纸，首先用CATIA软件建立车轮三维模型，然后利用HyperMesh软件进行网格划分。有限元模型采用六面体单元[1]进行离散，网格大小为5 mm[2-3]。轮径为915 mm的车轮有限元模型共有308 929个节点和293 184个单元。车轮有限元模型如图1所示。

图1 车轮有限元模型(轮径915 mm)

车轮与车轴通过过盈配合连接，所以采用CONTACT173和TARGE170接触单元模拟轮轴之间的过盈配合[4-5]。

2 车轮热负荷分析

2.1 车轮材料属性

热负荷计算所需参数如表1所示。

表1 车轮热负荷计算所需参数

2.2 热负荷计算的载荷及边界条件

对于车轮热分析只需确定2类边界条件，分别是：第二类边界条件，即车轮踏面上的热流密度函数；第三类边界条件，与车轮相接触的流体介质，即空气的温度和换热系数[6-7]。图2为热分析的边界条件。

图2 车轮热负荷边界条件

2.2.1 热流密度

为简化计算，假设摩擦产生热量全部被闸瓦和车轮踏面吸收，并且热量在整个与闸瓦摩擦的车轮踏面周向上均匀输入[6]。……