矿车轮对结构优化与疲劳寿命提升研究

---

矿车轮对作为矿山运输设备的核心部件，其可靠性和耐久性直接影响运输效率和生产安全。本文针对矿车轮对在重载、高频工况下易出现的早期疲劳失效问题，开展结构优化与寿命提升研究。

1. 结构优化设计

通过有限元分析发现，传统轮对在轮毂与轮辐过渡区域存在明显的应力集中现象。采用参数化建模方法，对轮辐过渡圆角半径、轮毂壁厚等关键尺寸进行优化。仿真结果表明，优化后的结构可使大应力降低23.4%，应力分布更加均匀。

2. 材料性能提升

对比研究42CrMo、35CrMnSi等合金钢的疲劳特性，发现经双重淬火+回火处理的35CrMnSi钢具有更优的综合性能。其疲劳极限达到485MPa，较常规处理工艺提升18%。

3. 制造工艺改进

引入精密锻造和数控加工技术，可以提高轮对尺寸精度和表面质量。残余应力测试显示，优化工艺可使表面残余压应力提高35%，有效抑制疲劳裂纹萌生。

4. 工程验证

在某铁矿进行的工业试验表明，优化后的轮对平均使用寿命从8个月延长至15个月，故障率降低62%。通过定期无损检测跟踪，未发现早期疲劳裂纹扩展现象。

本研究提出的结构-材料-工艺协同优化方案，为提升矿车轮对可靠性提供了有效途径。下一步将研究轮对智能监测技术，实现寿命预测与预防性维护。