贾月静

（太原重工轨道交通设备有限公司技术中心，山西 太原 030032）

重载运输是世界上铁路运输发展的重要趋势，可显著提高运输效率，特别是在幅员辽阔、矿产资源丰富的国家有着迫切的需求。目前，重载货运技术居于世界前列的国家澳大利亚，已经开始应用40 t轴重货运技术[1]。

车轮作为货车关键走行部件，随着货车速度和轴重的增加，车轮的热应力和机械应力也相应增加，这就要求车轮具有良好的承载能力及抗热裂性能[2]。

国外某客户为了降低运输成本，提出了42 t轴重车轮的需求。本文根据已有重载车轮设计经验，进行了42 t轴重车轮的设计优化，并采用AAR S-660、EN13979-1标准对其进行热机械强度及疲劳强度评估，确保设计轮型具有良好的安全可靠性。

1 车轮结构优化设计

1.1 设计输入参数

根据客户要求，所设计车轮为踏面制动，轴重42t，最大运行速度80 km/h，车轮滚动圆直径为970mm，磨耗到限直径为890 mm。

1.2 辐板结构设计

研究表明，S形辐板车轮比直辐板车轮具有更大的承载能力和更好的抗热裂性能[3-4]，因此将辐板结构设计为S形，初始方案设计如图1所示。

1.3 车轮强度校核

AAR S-660标准是美国铁路协会关于货车车轮分析评价的标准，其对机械载荷及热制动载荷均有定义。该标准没有绝对的评判依据，一般是将应力结果与直径及承载力较为接近的轮型结果进行对比，若新设计轮型若应力水平与对比轮型应力水平相当，则认为新设计轮型满足工况要求。因此，本文依据AAR S-660标准对该设计方案进行静强度及热机械强度的校核，并将计算结果与某运用良好的同直径车轮（Φ920 mm，轴重35.7 t，后续称“对比车轮”）计算结果进行对比。……