Dự báo tuổi thọ đến khi xuất hiện vết nứt mỏi cho trục bánh xe của toa xe hàng MC

  • Đỗ Đức Tuấn

    Trường Đại học Giao thông vận tải, Số 3 Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam
  • Vũ Tuấn Đạt

    Trường Đại học Giao thông vận tải, Số 3 Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam
Email: datvt@utc.edu.vn
Từ khóa: trục bánh xe, toa xe hàng, tuổi thọ đến khi xuất hiện vết nứt mỏi, phương pháp ứng suất danh nghĩa, mô hình phần tử hữu hạn, phân tích động lực học kết cấu

Tóm tắt

Để dự báo tuổi thọ đến khi xuất hiện vết nứt mỏi cho trục bánh xe của toa xe hàng MC, phân tích động lực học kết cấu được thực hiện với mô hình phần tử hữu hạn của bộ trục bánh xe dưới tác dụng của tải trọng trên miền thời gian có kể đến ảnh hưởng của hệ số tải trọng động thẳng đứng và ứng suất mối lắp ghép có độ dôi giữa trục và bánh xe. Số liệu ứng suất trên miền thời gian, có được từ kết quả phân tích động lực học kết cấu, được dùng để tính toán tuổi thọ mỏi cho trục bánh xe trên cơ sở phương pháp ứng suất danh nghĩa. Đường cong mỏi S-N của vật liệu được xây dựng và hiệu chỉnh theo ứng suất trung bình bằng công thức của Goodman và phần trăm xác suất không hỏng. Kết quả tính toán cho thấy: với xác suất không hỏng p(95%) hoặc vận tốc toa xe là 60 km/h, trục bánh xe đều đảm bảo yêu cầu về tuổi thọ thiết kế theo QCVN 87: 2015/BGTVT.

Tài liệu tham khảo

[1]. S. Beretta, M. Carboni, S. Cantini, A. Ghidini, Application of Fatigue Crack Growth Algorithms to Railway Axles and Comparison of Two Steel Grades, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 218 (2004) 317-326. https://doi.org/10.1243/0954409043125888
[2]. R. Lundén, T. Vernersson, A. Ekberg, Railway Axle Design: To be Based on Fatigue Initiation or Crack Propagation?, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 224 (2010) 445-453. https://doi.org/10.1243/09544097JRRT384
[3]. L. H. Zhao, K. L. Zhang, H. J. Zhang, Stress Spectrum Analysis and Fatigue Life Prediction about Wheel Axle of High-Speed Power Car, Journal of Traffic and Transportation Engineering, 8 (2008) 27-32.
[4]. M. Novosad, R. Fajkos, B. Reha, R. Reznicek, Fatigue Tests of Railway Axles, Procedia Engineering, 2 (2010) 2259-2268. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2010.03.242
[5]. M. Filippini, M. Luke, I. Varfolomeev, D. Regazzi, S. Beretta, Fatigue Strength Assessment of Railway Axles Considering Small-Scale Tests and Damage Calculations, Procedia Structural Integrity, 4 (2017) 11-18. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2017.07.013
[6]. Đỗ Đức Tuấn, Đánh giá độ bền và độ bền mỏi kết cấu giá xe, giá chuyển hướng và trục bánh xe đầu máy diesel, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội, 2005
[7]. Phạm Lê Tiến, Nghiên cứu đánh giá độ bền và tuổi thọ mỏi của khung giá chuyển hướng và trục bánh xe đầu máy D19E vận dụng trên đường sắt Việt Nam, Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật, Đại học Giao thông Vận tải, 2011. http://luanan.nlv.gov.vn/luanan?a=cl&cl=CL1&sp=TTcFfqzJsYMe
[8]. Đỗ Đức Tuấn, Vũ Tuấn Đạt, Đánh giá tuổi thọ mỏi cho khung giá chuyển hướng của toa xe hàng MC, Tạp chí Khoa học Giao thông Vận tải, 70 (2019) 1-10. https://doi.org/10.25073/tcsj.70.1.1
[9]. TCVN 9535-3:2012, Phương tiện giao thông đường sắt – Vật liệu đầu máy toa xe – Phần 3: Trục của đầu máy và toa xe – Yêu cầu về chất lượng, 2012.
[10]. TCVN 9535-6:2012, Phương tiện giao thông đường sắt – Vật liệu đầu máy toa xe – Phần 6: Bánh xe liền khối của đầu máy và toa xe – Yêu cầu kỹ thuật khi cung cấp, 2012.
[11]. TCVN 9535-7:2012, Phương tiện giao thông đường sắt – Vật liệu đầu máy toa xe – Phần 7: Bộ trục bánh xe của đầu máy và toa xe – Yêu cầu về chất lượng, 2012.
[12]. F. Dikmen, M. Bayraktar, R. Guclu, Dynamic Analysis of Rail Vehicle Axle, Sadhana, 38 (2013) 265-280. https://www.ias.ac.in/article/fulltext/sadh/038/02/0265-0280
[13]. TCVN 9983:2013, Phương tiện giao thông đường sắt – Toa xe – Yêu cầu thiết kế, 2013.
[14]. W. X. Tao, Fatigue Life Prediction of Structures, China: National Defence Industry Press, 2003.
[15]. HBM – nCode, DesignLife – Theory Guide, Printed by HBM United Kingdom, 2013.
[16]. M. Matsuishi, T. Endo, Fatigue of Metals Subjected to Varying Stress, Japan Society of Mechanical Engineers, Jukvoka, Japan, 1968.
[17]. M. A Miner, Cumulative Damage in Fatigue, Journal of Applied Mechanics, 12 (1945) 159-164.
[18]. QCVN 87-2015-BGTVT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phương tiện giao thông đường sắt – Giá chuyển hướng toa xe – Yêu cầu kỹ thuật, 2015.

Tải xuống

Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
11/02/2020
Nhận bài sửa
26/02/2020
Chấp nhận đăng
26/02/2020
Xuất bản
29/02/2020
Chuyên mục
Công trình khoa học