近年来,DF4型内燃机车在运营过程中出现大量辐板孔裂纹问题。由于DF4型内燃机车车轮设计时采用分体设计,当时并没有提出轮心的使用寿命。因此,在目前运用工况下,DF4型内燃机车车轮轮心辐板孔疲劳强度问题引起了广泛的关注。为了保证运输安全,迫切需要开展DF4型内燃机车轮心辐板孔疲劳强度研究,为该部件的寿命管理提供理论和试验依据。
　　 本论文主要通过室内疲劳试验和理论模拟仿真计算相结合的方法,对DF4型内燃机车轮心辐板孔在实际运用过程中出现的裂纹扩展规律进行了成因的分析,对各种机械载荷和制动工况下的辐板孔强度进行了疲劳评价,最后推定引起辐板孔裂纹形成的主要原因。
　　 本文首先对轮心小试件进行室内疲劳试验。通过单点法、成组法、升降法得到90％置信度,存活率分别为50％、90％、95％、99％下的材料P-S-N曲线及其方程。为后续对轮心辐板孔进行疲劳强度评价提供理论基础。
　　 其次,为评价辐板孔周围强度大小,本文根据UIC510-5规程所规定的边界条件,对轮心辐板孔在直线、曲线、道岔三种机械载荷工况下的强度进行模拟仿真计算,得到辐板孔边应力场分布规律,分析机械载荷对辐板孔强度的影响,并对辐板孔强度进行了疲劳评价。
　　 此外,本文结合实际运营过程中车轮常用制动和长坡道制动工况的边界条件,对车轮在两种制动工况下的温度场和热应力场进行模拟仿真分析,确定制动工况对辐板孔强度大小的影响,并对辐板孔强度进行了疲劳评价。
　　 最后,综合机械载荷和制动热负荷共同作用,对辐板孔强度进行疲劳评价,推定机械载荷和制动热载荷的共同作用是引起辐板孔裂纹的主要原因。