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行车车轮和轨道间的接触应力计算

车轮2015年03月25日

车轮和轨道间一般为滚柱–滚柱副的点接触。根据赫兹(Hertz)公式,结合起重机的工况,车轮和轨道的疲劳承载能力Pp为:
Pp=k=R2/m3 C1C2 (1)
式中:
k—-与材料有关的许用点接触应力常数,N/mm2,k值与材料的抗拉强度的关系如图1所示;O_EIZ_TOGVHGFJ

R—-曲率半径,为车轮曲率半径与轨顶曲率半径中之大值,mm;
m—-由轨顶与车轮的曲率半径之比(r/R)所决定的系数,其中r为两曲率半径中之小值,m和r/R的关系见图2所示。VIOUFRIKNDHHWF

C1—-转速系数,车轮的转速n与C1值得关系见图3所示;

C2—-工作级别系数,当运行机构的工作级别为M5时,C2=1,当运行机构的工作级别为M4或M3时,C2值分别为1.12或1.25;

图3中曲线粗实线段的转速范围内,C1值得平均值为1.12,在这个范围内,以C1=1.12来计算,其计算误差将小于一般工程计算所允许的5%,为简化计算起见,暂将C1值视为定值,即C1=1.12。

因n=V/πD,故C1=1.12的适用运行速度范围见下表1。

当超出表1范围时,下述表2中的数值要进行一定的修正。

由公式(1)可见:

a、车轮材料的强度越高,k值越大,承载能力也越大;

b、车轮的曲率半径或轨顶的曲率半径越大,也就是车轮直径越大或轨道型号越大,承载能力也越大,且与其平方值成正比;

c、车轮与轨道的曲率半径越接近,即比值r/R越接近于1,则m值越小,由于m值在公式(1)的分母上,因而承载能力也越大,且与其立方值成反比;

d、车轮的转速越低,承载能力越大;

e、运行机构的工作级别越低,也有更大的承载能力。

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