两种型面轮轨滚动接触应力分析

利用非Hertz滚动接触理论分析计算了磨耗型轮对、锥型轮对与钢轨之间滚动接触斑的作用力分布。再利用弹性力学中Bossinesq-Cerruti力/位移计算公式并借助Gauss数值积分方法,确定了两种型面轮轨滚动接触时体内的弹性位移、应变和应力的分布情况。数据结果为轮轨型面优化设计和轨底坡的设计提供了重要的参考依据。     

车轮全滑动轮轨摩擦温升三维有限元分析

基于有限元法和非稳态导热问题微分方程,建立轮轨摩擦温升三维数值分析模型.分析轮载、相对滑动速度和摩擦因数对轮轨接触区附近摩擦温度场的影响.模型中考虑了轮轨与环境间的对流换热和轮轨接触界面的相互导热过程.分析结果表明,轮载、相对滑动速度和摩擦因数对轮轨摩擦接触温升及其热影响层深度都有明显影响.轮重不仅影响轮轨表面最高摩擦温升,而且影响热影响区域的大小;相对滑动速度变大,热影响层深度和宽度分别变浅和变宽;摩擦因数越大,热影响区越大.     

高速列车车轮型面多目标优化研究

对于动车组车轮磨耗引起的动力学性能降低问题,车轮型面优化是一个很好的解决方案。采用旋转压缩微调法（Rotary-scaling fine-tuning method,RSFT）进行型面生成;建立某型动车组车辆动力学模型,采用该模型计算相应的优化目标和约束条件;利用径向基神经网络-粒子群（Radial-based neural network-particle swarm optimization,RBF-PSO）算法优化出最优廓形。通过对比优化前后车轮型面的动力学性能和磨耗性能,可以发现：优化后车轮型面临界速度为424.6 km/h,增大10.2%;横向平稳性和垂向平稳性指标整体减小,同时提高了曲线通过时的安全性指标,脱轨系数、倾覆系数和轮轴横向力都进一步减小。优化后车轮型面接触点分布相对更加均匀,等效锥度减小。同时优化后车轮型面有效减小车轮磨耗深度,并减小了轮缘根部磨耗,车轮最大磨耗深度减小9.8%。     

港口起重机轮轨接触应力有限元分析

利用ANSYS10．0软件进行轮轨弹塑性接触有限元分析。文章分别对点接触和线接触状态轮轨的弹性和弹塑性两种情况进行有限元分析,得出了轮轨间弹性接触和弹塑性接触应力的分布情况。接触点及车轮圆角过渡处应力较大,线接触较点接触的应力分布更平缓。     

车轮踏面硌伤处的瞬态滚动接触应力分析

通过建立三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型,研究带有踏面硌伤的车轮在指定牵引或制动力条件下的瞬态滚动接触行为,分析不同速度、硌伤几何和材料塑性变形对踏面硌伤处滚动接触行为的影响。结果表明:在60~300km/h速度范围内,车轮硌伤所激起的接触力随速度的增加而降低;初期硌伤可能存在的边缘"堆起"能大大增加接触应力的水平,或可导致滚动接触疲劳的萌生;对于具有尖锐边缘的硌伤,弹塑性等效应力水平仍可明显大于车轮材料的强度极限,即可发生持续的塑性变形,易于萌生疲劳;相对而言,对于具有钝边缘的硌伤,相应的接触应力水平要低得多,车轮偏于安全。     

新型高速轮轨接触疲劳试验机研制

220 kW新型高速轮轨疲劳试验机可准确再现时速300 km/h条件下,轮轨滚动接触时的疲劳、钢轨波磨和侧磨等现象,模仿真实工况条件下高速轮轨损伤机理及粘着特性等,为高速铁路发展建设提供必要的研究手段和设计数据。     

基于SIMPACK的扁疤车轮轮轨冲击力学特性分析

为研究高速列车车轮多处扁疤引起的动力学问题,建立了CRH2型动车组的车辆-轨道动力学模型及车轮扁疤模型。采用变轮径扁疤模拟法,分析单处和两处扁疤的车轮引起的轮轨冲击响应,确定车轮两处扁疤时的扁疤长度、车速及扁疤间夹角变化对轮轨冲击的影响,进而确定CRH2型动车组安全运行时车轮扁疤限值,为高速动车组列车的行车安全提供了依据。     

车轮踏面不圆顺对高速列车轮轨界面黏着与车轮表面损伤的影响

在JD-DRCF/M型滚动接触疲劳/磨损试验台上开展了有/无偏心车轮配副的轮轨滚滑接触摩擦学试验,对比分析了一阶不圆顺车轮和正常圆顺车轮对轮轨界面黏着、车轮表面损伤与滚动接触疲劳特性的影响。结果表明：车轮不圆顺会显著减小轮轨间黏着系数,湿态下不圆顺车轮的轮轨黏着系数不足0.2,影响列车安全运行和牵引效果;车轮不圆顺明显加剧了钢轨磨耗,同时导致车轮沿周向的表面损伤表现出显著差异。具体来说,凸起侧附近疲劳剥落和撕裂断口特征最为明显;迎向凸起侧较背向凸起侧表面剥落更严重、疲劳裂纹扩展角更大;迎向凸起侧表面点蚀现象相对明显,背向凸起侧车轮表面黏着层堆积严重;此外,随着车轮滚动半径r_θ由最小值到最大值再到最小值循环变化,不圆顺车轮沿周向的表面粗糙度、表面硬度和塑性变形层厚度大致均呈先逐渐增加、经过凸起侧附近后又逐渐下降的趋势。     

车轮磨耗影响下驱动系统对轮轨动态特性的影响研究

作为轨道车辆常见的车轮损伤类型,车轮异常磨耗对列车安全运营形成巨大挑战,严重影响轨道交通高质量发展,同时,其形成机理及关键影响因素也长期困扰着铁路科研人员。作为轨道车辆传递牵引动力的关键装置,驱动及传动系统作为激励源和激励传递路径参与整车耦合振动,特别是扭转振动,显著影响着轮轨动态相互作用,而在车轮磨耗研究中却是常被忽略的因素。本文基于模态叠加法和多体动力学理论,在考虑柔性车轮的基础上,分别建立考虑驱动与传动系统和不考虑驱动与传动系统的刚柔耦合车辆动力学模型,通过Fa Strip与USFD相结合建立的磨耗模型,分析在车轮磨耗影响下驱动与传动系统对轮轨动态接触特性的影响。研究结果表明,驱动及传动系统对车轮磨耗的发展起到了明显的促进作用,从而对轮轨接触动态响应的影响显著,特别是考虑驱动及传动系统后,柔性车轮齿轮一节径模态伴随轮对横向弯曲容易被激发,对轮轨横向蠕滑率影响远远大于对纵向蠕滑率和自旋蠕滑率的影响。因此,在进行车轮磨耗机理分析及激励计算时应考虑驱动及传动系统的影响。     

切向载荷对钢轨弹塑性滚动接触应力的影响分析

利用建立的钢轨三维弹塑性滚动接触有限元模型,分析车辆通过曲线轨道时轮轨接触表面切向力对钢轨滚动接触应力和应变的影响。结果表明:钢轨材料的累积塑性变形、残余应力和残余应变都随切向力的增大而增大;纵向切向力与法向力之比大于0.3时其对塑性变形、残余应力和残余应变影响明显,钢轨的最大残余应力、最大等效塑性应变和剪应变均发生在钢轨接触表面,裂纹易萌生于接触表面,与现场观察结果相一致。     

起重机轮轨弹塑性接触有限元分析

利用ANSYS9.0软件对起重机轮轨弹塑性接触进行有限元分析,分别对点接触和线接触状态轮轨的弹性和弹塑性两种情况进行有限元分析,得出了轮轨间弹性接触和弹塑性接触应力的分布情况.     

高速角接触球轴承接触角的求解分析

在系统分析角接触球轴承动态特性辅助方程组的基础上,明确了各辅助方程最终都是接触角的函数的规律,建立了变量传递关系图.根据高速角接触球轴承运转时内、外接触角的变化,提出了基于接触角迭代的球轴承动态特性求解方法,将动态方程组变为接触角和接触变形的函数形式,并总结出了选取接触角初始值的一般规律,使得接触角初始值的选取接近真实解,缩短了迭代的求解过程.最后通过算例说明了本方法的可行性.     

高速轮轨损伤及材料优化匹配研究进展

随着我国高速铁路的快速发展,轮轨损伤现象变得越来越严重,直接危及高速列车的行车安全。从轮轨材料损伤从发,综述轮轨损伤形式及国内外研究状况;根据轮轨磨损与滚动疲劳损伤之间的耦合作用关系,提出急需进行高速轮轨材料优化匹配的滚滑试验研究,以降低我国高速轮轨损伤。     

基于ANSYS的动车车轮强度分析

依据TB/T 1718-2003标准中轮轴过盈量的规定,对CRH380BL动车组新车轮与磨耗车轮进行了过盈配合强度评价;在考虑轮轴过盈量下,依据UIC 510-5-2003标准确定了新车轮与磨耗车轮的载荷工况及载荷大小,分别在直线工况、曲线工况及道岔工况下对其进行静强度评价。分析结果表明:按照相关标准,CRH380BL动车组车轮过盈配合强度及静强度均满足设计要求。     

某轮轨天线座滚轮组的设计及测量

文中针对某高精度相控阵雷达天线座采用的锥面滚轮结构,研究了滚轮和轨道对应的空间关系,总结出了计算公式,并在此基础上确定了天线座方位承载滚轮及轨道设计方案.在安装调整过程中,根据激光跟踪仪极坐标原理进行了点位坐标测量,用靶镜直接测量平面来确定滚轮内平面的法线方向、靶镜配合工装测滚轮锥面来确定圆心的方法确定了滚轮的轴线和位置,有效指导了滚轮的安装调整,满足了其向心度和位置度设计要求.     

高速滑滚接触条件下摩擦副的热分析

高速旋转摩擦副生热加剧会引起零部件的工作温度异常升高,严重时会导致摩擦副表面润滑失效、摩擦副胶合甚至咬死,严重威胁系统的正常运行。针对摩擦生热问题,建立高速滑滚摩擦副的表面温升计算模型:分别利用接触理论和传热学分析两滚子摩擦副的接触特性和摩擦生热,将结果作为边界条件施加到接触摩擦副的有限元模型中,得到摩擦副的表面温升及沿深度方向温度变化情况。通过与高速台架试验中获得的摩擦副表面温度进行比较,表明了高速滑滚摩擦生热模型正确,为分析摩擦副表面热失效行为提供了理论基础。     

高速下不同车轮的失效损伤分析

根据赫兹接触理论,使用JD-1型轮轨模拟试验机针对不同含碳量的2种车轮材料进行疲劳磨损实验研究和微观形貌分析。结果表明:车轮钢的磨损程度主要由硬度决定,随着车轮钢含碳量的增加,硬度增加,耐磨性也显著提高;2种材料都出现了一定的氧化和剥离现象,且剥离形貌存在明显差异,即含碳量越高,剥离掉块越明显,掉块面积较大,而随着含碳量的降低,剥离块的大小逐渐变小,但剥离的数量会增多,剥落的颗粒存在于接触表面之间,加速表面磨损。