动车组车轴疲劳试验分析

周磊 张旭辉 李杰

摘要：随着上线运营的动车组列车数量、速度以及轴重的增加，人们多车轴疲劳状态越来越关注。动车组车轴作为转向架上最为核心的旋转部件之一，其工作稳定性直接关系到车辆运行的安全性。本文针对基于车轴的材质、结构、加工方法等，讨论车轴疲劳试验。

关键词：动车组，车轴，疲劳试验

1．研究背景

随着生活水平的提高与人民日益上升的物质生活需求，人们对出行方式的选择开始追求舒适、方便、快捷，动车组列车成为了人们出行的首选交通工具。我国高铁网络密布，近几年更是实现了跨越式发展，不断追赶甚至超越发达国家车辆技术水平。为了更加便捷、快速的实现两地连接，动车组列车一直在追求高速、重载，而随着速度等级以及轴重的提升，对于车辆受力集中的旋转车轴来说，工作环境变得更加恶劣。本文针对基于车轴的材质、结构、加工方法等，讨论车轴疲劳试验。

2．动车组车轴

为了保证车轴的车轴的塑性、冲击韧性以及断裂韧性，车轴材质通常选为EA4T钢。车轴加工的工艺为铣端面，钻中心孔，车外圆，钻深孔，珩磨等步骤。车轴分为实心车轴和空心车轴，为了获得更小的簧下质量，动车组列车多采用空心车轴，如图1所示。

车轴贯穿两侧的车轮，端部使用轴箱体固定，将转动转化为平动，而轴箱体作为

车辆的承载部件将载重传递给车轴。

3．疲劳试验

3.1旋转弯曲试验

悬臂梁式车轴旋转弯曲疲劳试验台，将试验的空心车轴一端与车轮过盈配合，另外一端安装垂向作动器，在垂向载荷作用下，实现弯矩载荷的施加。在轮轴曲疲劳试验装置中，将列车轮轴一端固定在旋转承载盘上，另一端与纵向加载机构相连，通过纵向加载机构施加载荷。为了减少加载时出现力的偏移，在纵向加载机构中设计抗摆动组件，并通过轴承与车轴连接，旋转承载盘及其连接轴承应具有较大的承载能力。旋转承载盘另一端与电机连接，通过电机驱动进行旋转，从而带动车轴进行旋转，根据国家标准要求，车轴循环试验次数应不少于10次，车轴试样加载端应具有良好的抗摆动能力以保证加载的准确性，结构如图2所示。

图2 车轴旋转弯曲疲劳试验台

3.2 轮轨接触疲劳试验

在轮轨接触疲劳试验装置中，列车车轮通过电机驱动与轨道轮接触，在纵向加载机构作用下施加载荷，根据实际需求设定所需载荷大小。利用横向移动机构带动测试轮进行横向移动，横向移动可进行周期性循环往复。通过电机带动旋转驱动机构实现对轨道轮的驱动，通过各机构的共同作用，模拟车轮实际运行时的工作状态，如图3所示。

4．总结

动车组列车运行速度不断提升，车辆轴重也在不断增加，这给车轴带来了更多的压力。为了获得稳定工作状态的车轴，需要对车轴的性能得到更真是的评判，本文针对动车组车轴的材质、结构等特点，讨论了车轴的旋转弯曲试验以及轮轨接触疲劳试验。

参考文献：

［1］周徐行，张锐，周荣祥．高速动车组车轮车轴疲劳试验方法标准分析［J］．铁道技术监督，2015,43（05）：7-11．

［2］黄彪．高速动车组轮对疲劳强度研究［D］．西南交通大学，2010．

［3］杨广雪．高速列车车轴旋转弯曲作用下微动疲劳损伤研究［D］．北京：北京交通大学，2010．

图1 某车辆车轴