车轮踏面疲劳强度计算(GB/T 3811—2008)

表1

名

称

车轮踏面疲劳计算载荷

车 轮 踏 面 疲 劳 强 度 计 算

线    接    触

点    接    触

公

式

P_c≤k₁Dlc₁c₂

符

号

意

义

P_c——车轮踏面疲劳计算载荷，N

P_max——设备正常工作时的最大轮压，N

P_min——设备正常工作时的最小轮压，N

确定P_max、P_min时，起升冲击系数φ₁、起升载荷动载系数φ₂、突然卸载冲击系数φ₃和运行冲击系数φ₄均取1

D——车轮直径，mm

l——车轮与轨道有效接触长度，mm

c₁——转速系数，按表3选取

c₂——工作级别系数，按表4选取

k₁及k₂——与材料有关的许用线或点接触应力常数，MPa，钢制车轮的k₁按表2选取

R——曲率半径，为车轮曲率半径与轨道曲率半径中之大值，mm

m——由轨道顶的曲率半径与车轮的曲率半径之比(r/R)所确定的系数，按表5取

注：本计算方法适用于轨道安装与维护良好、车轮调整正确、直径不超过1.25m的车轮。

表2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　系数 k₁ 及 k₂ 值

σ_b/MPa

k₁

k₂

σ_b/MPa

k₁

k₂

500

3.8

0.053

700

6.6

0.181

600

5.6

0.1

＞800

7.2

0.245

650

6.0

0.132

注：1.σ_b——材料的抗拉强度，MPa。

2.钢制车轮一般应经热处理，踏面硬度推荐为 300～380HB，淬火层深度为15～20mm。在确定许用的 k₁、k₂ 值时仍取材料未经热处理时的 σ_b。

3.当车轮材料采用球墨铸铁时，σ_b≥500MPa 的材料，k₁、k₂ 值按 σ_b＝500MPa 选取。

表3　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　转速系数 c₁ 值

车轮转速/r·min^-1

c₁

车轮转速/r·min^-1

c₁

车轮转速/r·min^-1

c₁

200

0.66

50

0.94

16

1.09

160

0.72

45

0.96

14

1.1

125

0.77

40

0.97

12.5

1.11

112

0.79

35.5

0.99

11.2

1.12

100

0.82

31.5

1.00

10

1.13

90

0.84

28

1.02

8

1.14

80

0.87

25

1.03

6.3

1.15

71

0.89

22.4

1.04

5.6

1.16

63

0.91

20

1.06

5

1.17

56

0.92

18

1.07

表4　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　工作级别系数 c₂ 值

运行机构工作级别

c₂

运行机构工作级别

c₂

M1～M3

1.25

M6

0.9

M4

1.12

M7，M8

0.8

M5

1.00

表5　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　系数 m 值

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

m

0.388

0.400

0.420

0.440

0.468

0.490

0.536

0.600

注：1. 为其他值时，m 值用内插法计算。

2. r 为两接触面曲率半径的小值。