TBT 2395-1993 机车车轴设计与强度计算方法.pdf

机车车
机车部分
标准汇编mr
T品/T2422
2
版
标准化是一项综合性的技术基础工作.是组织现代化生产和进行贸易的技术准则.是科
学管理的重要组成部分。通过标准的制定和组织实施,可以有效地保证和提高产品质量、工
程质量及服务质量.促进贸易与技术交流,提高经济效益和社会效益
随着我国社会主义市场经济体制的建立和铁路的改革与发展铁路标准化作为铁路运输
安全和管理的重要技术基础工作,在促进鉄路行业的技术进步、提高技术装备和服务质量水
平上起到越来越重要的作用。
本次编辑出版的铁道行业标准汇編是根据铁道部标准化工作项目安排.在铁道部2001
年组织对1990年以前铁道行业标准复审结论和2003年组织的对1991~1997年鉄道行业标
准复审结论废止了不符合鉄路改革和发展要求的968项行业标准基础上,将全部现行铁道行
业1688项标准,按专业分为《机车车辆标准汇编》、《工务标准汇编》、《通信信号标准汇编》、
《电气化铁道标准汇编》、《铁路运输标准汇编》及《综合基础标准汇编》六部分编辑出版。
《机车车辆标准汇编》包括《机车车辆综合部分》三册、《机车部分》四册、《车辆部分》
四册及有关机车车辆专业的现行《铁道国家标准部分》一册.共收集了截止于本江编出版时
已发布实施的现行有效铁道行业标准和铁道国家标准共947项。以供铁路相关管理人员、科
技人员以及各级领导全面系统地学习和了解现行有效的铁道行业标准、铁道国家标准及计量
检定规程.更好地贯彻实施标准,为铁路的科技发展提供技术支持。
本汇编根据现行标单行本编印,在编印过程中亦可能出现错误之处,请予以指出并函
告我所。
所有标准在实施期间可能会发布修改单、被修订或被废止.若有变更应以标准的最新版
本为准。
铁道部标准计量硏究所
2004年5月
中华人民共和国铁道行业标准
TB/T2395-93
机车车轴设计与强度计算方法
1主题内容与适用范?
本标准规定了铁路机车车轴(以下筒称车轴)设计与强度计算方法。
本标准适用于最大速度不超过140km/h的电力、内燃机车车轴,其他具有动力的车轴也
可参照使用。
2引用标准
GB5068铁路机车、车辆用车轴钢坯
TB207250钢车轴技术条件
TB/T1463机车轮对组装技术条件
TB/T1757机车车轮与车轴注油压装技术条件
TB1407列车牵引计算规程
3车轴设计准则
3.1使用本标准进行车轴设计时、车轴材质必须符合GB5068或TB2072要求
3.2为使设计的车轴具有良好的疲劳强度性能,设计中推荐采用下列典型结构与几何形状示
例(参见附录C1~4)。
3.2.1压装有配合件部位应使用阶梯轴型式,阶梯比D/d在1.08~1.15范围内选用。
3.2.2轮毂内端面与齿轮件等端面突出车轴阶梯部台肩,有效突悬量16,在2~5mm间选用
3.2.3阶梯轴过渡部可采用双曲率椭圆型曲线;也可采用单曲率圆孤曲线,r/d在0.2~0.
范鼯內选用
3.2.4在过盈配合处应按TB/T1463或TB/T1757要求装配。
4车轴强度计算方法
4.1根据车轴结构特点与受力条件,计算在规定工况下的各主要承載截面的应力,并由强度
校核作出安全性评估.
4.2计算截面的选择与编号
4.2.1计算截面的选择
中华人民共和国铁道部1993-11~11批准
1994-07-01实施
凡具有装配应力集中,裁面尺寸变化造成的几何应力集中,最大弯矩区域或最小直径裁面
处均应列为计算截面。
4.2.2计算截面的编号
对确定的计算截面,自左侧轴颈载荷P作用点向右,按先后顺序,依次进行编号,并标注
出相应的距离尺寸(见图1)。
3
图
图中;Z一座诉轴方向;
轴颈代号
1一左侧轴预;
编号数;
1一相应的距离尺す1ー力计算距离
4.2.3抗弯截面模数计算
a.实心车轴
W;=xd3/32……………………………………………………(1)
式中:W、一第i计算截面的抗弯截面模数,m3
d;-第i计算截面直径
4Im。
空心车轴
WA=(D'-da3)/(32?DA)…………………(2)
式中:Waー一第i计算截面的空心车轴截面模数,m
Da-一第计算截面外直径
di-第j计算截面内直径,m
4-3计算载荷的确定
4.3.1计算载荷种类
a,作用于车轴上零、部件质量引起的静载荷,kN
b.外加作用力,kN
c.作用于车轴上的簧上或簧下质量因振动或未被平衡产生的惯性力,kN
4.3.2计算载荷作用方式
948
D/∠ンン3
在计算中,不论哪类载荷,均以集中カ方式作用于车轴。同时以距左侧轴颈载荷Pa作用
点为力臂计算距离L;(见图1)。
4.3.3计算载荷作用方向
计算中使用直角坐标系统,坐标原点设在左侧轴颈载荷P2n作用线与车轴中心线交点处,
向下垂直线为Z轴,沿车轴中心线向右为Y轴,指向机车前进方向为X轴。为便于计算,沿坐
标轴指向均取为正值,当有弯矩作用时,以顺时针方向为正值(见图2)
W+c
ZS
Pr
H
pP
4.3.4计算用原始数据
为方便计算,凡与计算有关的原始数据、可以用表格形式表示(参照附录表B1)
4.4作用于左、右轴颈上的载荷计算
4.4.1沿Z轴方向载荷计算
Pzj+P+Pお土p2x土pP2w
式中:P2xn.2,-作用于轴颈的沿Z坐标轴方向上的载荷,1表示左轴颈,2表示右轴颈、kN
-分配到每个轴颈上的簧上质量引起的静载荷,kN;
P分配到每个轴颈上的簧上部分质量,因线路不平顺等原因,引起振动,造成沿Z
坐标轴方向的动作用力,kN;
Pi-分配到轴颈上的簧下质量,因线路不平颅等原因,引起振动,造成沿Z坐标轴方
向的动作用力,kN;
Px一机车簧上质量未被平衡离心力在每根车轴的左右轴颈上引起的增、减载,左侧轴
颈为“+”号,右側轴颈为“一”号,kN;
车体受来自右側面风力W'后,在每根车轴的左右轴颈上引起的增、减载,左側
轴颈为“+”号,右侧轴颈为“一”号,kN。
4.4.2沿X坐标轴方向载荷计算
牵引工况
PxF=以?Kr?Q/2…“………(4)
b.制动工况