CRH2动车组车轴的CAD/CAE分析

引言：我国的CRH2型动车组是对日本新干线动车组E2-1000引进-消化-吸收-再创新的产品。本文以solidworks2010为工具，对CRH2型动车组拖车车轴进行CAD/CAE建模并进行仿真分析，然后按照相关标准，校核其刚度及强度。

一：CRH2拖车车轴CAD建模与 CAE分析

1.1 CRH2动车组车轴基本参数

CRH2 型动车组非动力车轴按JIS-E 4501和JIS-E 4502标准进行设计和制造，为了提高车轴的疲劳可靠性，采用高频淬火热处理和滚压强化工艺。为了在保证强度的同时减轻质量，轮对的车轴采用空心车轴，孔径60mm，轴颈直径130mm。其他参数为：m1=12400kg， h1=1055mmm，b=1000mm，s=747mm，R=430mmm，y1=393mm，y2=1093mm.

1.2 CRH2拖车车轴CAD建模过程

拉伸凸台（车轴毛坯）-拉伸切除（防尘板座、轮座、制动盘座、轴身）-镜像特征-拉伸切除（镗铣空心轴）―倒角圆角特征.

1.3CRH2拖车车轴的计算载荷及工况

依据JIS E 4501 铁道车辆车轴强度设计方法和JIS E 4501 铁道车辆车轴品质要求，对动车组非动力轴进行疲劳强度计算，计算中考虑了车体振动引起的垂向和横向加速度对弯曲应力的影响。CRH2动车组拖车车轴受载情况如图1.3示：

图1.3车轴设计载荷图

轮座部位车轴的弯曲应力按照以下各式计算：

对车轴进行以上受力分析，求得车轴轴颈两端所受载荷分别为：

F1=73.6kN， F2=48kN.

则CRH2动车组拖车车轴载荷计算结果如表1.3.1示。

1.4车轴CAE分析

1.4.1CRH2映底橥铣党抵岣招栽际下强度计算分析

（1）前处理：

定类型：在simulation中新建“车轴刚性约束强度分析静态算例”；

画模型

设属性：设置材料为“合金钢”；

分网格：单元总数9591，节点数15971

（2）求解：

添约束：在车轴轮座下表面添加“固定几何体”约束；

加载荷：在车轴轴颈一端添加垂直向下的载荷73.6kN，另一端添加垂直向下的载荷48kN；

求结果：车轴应力，合位移变化

探测出车轮上不同节点的应力与位移.

（3） 强度评价

在我国，动车组实际运行线路既有改造线路又有高速线路，在速度选择时分别要考虑160km/h和200km/h.在该文档中，只取200km/h进行分析计算。按照日本JIS E 4501 铁道车辆车轴强度设计方法，根据CRH2动车组拖车车轴疲劳强度计算参数，计算载荷值及应力.CRH2动车组拖车车轴材料为S38C，采用高频淬火热处理和滚压工艺，根据JIS E 4502取车轴的疲劳许用应力为147MPa .

1.4.2 CRH2动车组拖车车轴弹性约束下强度计算分析

（1）前处理：

定类型：在simulation中新建“车轴弹性约束强度分析静态算例”；

画模型

设属性：设置材料为“合金钢”；

分网格：单元总数9591，节点数15971

（2）求解：

添约束：在车轴轮座下表面添加高级夹具中的“弹性支撑”约束；

加载荷：在车轴轴颈一端添加垂直向下的载荷73.6kN，另一端添加垂直向下的载荷48kN；

求结果：车轴应力，合位移变化

探测出车轮上不同节点的应力与位移.

参考文献：

[1]王会英. 高速列车车轴材料超声挤压强化技术研究[D].北京交通大学，2015.

[2]李广君. 动车组轴箱弹簧接触疲劳研究[D].北京交通大学，2014.

作者简介：王康（1993.08）；性别：男，籍贯：安徽省铜陵人，学历：本科，在读于兰州交通大学