《軸承隨機滾動接觸疲勞強度理論研究》是依託西南交通大學，由趙永翔擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：軸承隨機滾動接觸疲勞強度理論研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：趙永翔
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
基於球滾子、有/無凸度圓柱滾子和有/無凸度圓錐滾子5種滾子與滾道配合試樣的模擬軸承環境試驗觀察，發展修正的彈塑性滾動接觸疲勞損傷理論；該理論克服了現有Hertz彈性接觸理論的誤區,引入了正壓力+摩擦力藕合組成的損傷驅動力，考慮了非接觸部位結構形貌對滾動接觸疲勞損傷的影響。基於該理論，結合高速列車軸頸軸承的隨機服役載荷條件，進一步考慮製造與潤滑的隨機性，發展了軸承的三維立體隨機滾動接觸疲勞分析及最佳化設計方法；該方法克服了現有軸承接觸應力+壽命式名義設計理念的缺陷，引入隨機性,形成了由隨機接觸部位的正壓力+摩擦力大小及頻次決定的損傷分析與設計理念，從而為軸承結構形貌的最佳化匹配設計，提供了理論依據與方法。
結題摘要
根據軌道車輛的物理力學原理，建立了軌道車輛輪對為特徵的軸頸軸承牛頓慣性力學體系：把軌道車輛(輪對)的隨機運動與軸承各部件的隨機運動有機聯繫在一起，進而建立起各部件一體的牛頓慣性力學關係；進而建立了包含軸承在內的輪對集成有限元分析模型。為科學分析評價軌道車輛軸承的設計與服役可靠性奠定了基礎。 完成了滾子-圓盤純滾動接觸疲勞接觸壽命試驗，分別建立滾動接觸疲勞應力-壽命曲線的2參數和3參數Weibull模型，較現有McCool JI的Weibull模型具有顯著進步。為軸承隨機疲勞可靠性分析評估奠定了基礎。 比較分析了現有標準AAR M 934、EN 12082、EN 13979-1、EN13103/EN13104及JIS E 4501套用於考核輪對及軸承部件疲勞可靠性的載荷條件的合理性，通過某35.7t軸重鐵路貨車軸頸軸承的分析實例，說明了軸向載荷對軸承機率壽命的評估結果很敏感，不考慮或微弱考慮軸向載荷以及以特定工況來考核輪對部件的標準載荷條件，不適宜套用於軸承設計評估；標準JIS E 4501比較適宜貨車軸頸軸承與機車軸箱軸承，標準EN 13103/EN13104比較適宜客車與動車組軸箱軸承，標準EN 12082有利於在短時間嚴格考核軸承。考慮軌道車輛軸頸軸承服役往往存在車輛偏載，基於偏載惡化車輛服役動力學性能，增加零部件服役載荷，降低動力部件服役壽命的科學思路，在仿真分析輪對動力學回響的基礎上，建立了考慮偏載在內的鐵路軸頸軸承可靠性評價方法。通過某35.7t軸重鐵路貨車軸頸軸承的偏載效應分析，揭示了偏載引起軸承譜當量載荷非線性增長、機率壽命呈非線性下降，要控制壽命下降率低於30%，服役管理的臨界橫向偏載程度小於15mm，臨界縱向偏載程度小於30mm。為合理設計鐵路軸頸軸承和進行服役安全管理提供了科學依據。
