重载机车在不同牵引工况下的轮轨匹配分析

重载机车轴重增大及速度提高带来了严重的轮轨磨耗问题.针对机车在不同牵引工况下的轮轨型面匹配情况,应用轮轨型面测量仪实测机车车轮型面数据,将标准与磨耗后机车车轮型面分别和标准75 kg/m钢轨型面在对中位置匹配,建立机车轮对-钢轨三维有限元模型,并进行接触计算分析,得出如下结论:车轮踏面磨耗使轮轨间的Mises应力减小,其中标准型面的最大Mises应力点出现在轮轨表面下2~3 mm处,磨耗型面的最大Mises应力点更接近轮轨表面;牵引力使车轮的等效应力点较钢轨上的应力点位置出现纵向偏移,且随着牵引力的增加,纵向偏移量越大;车轮的踏面磨耗使轮轨接触斑中心更接近钢轨内侧轨距角;施加不同牵引工况时的轮轨横向切应力几乎不变;施加相同牵引工况时,车轮型面磨耗1 mm的轮轨纵向切应力大于标准型面,而车轮型面磨耗2 mm的轮轨纵向切应力小于标准型面.     

不同牵引制动工况下轮轨接触有限元分析

针对城市轨道交通车辆轮轨关系问题,研究在不同牵引力与制动力作用下轮轨间等效应力和接触力的变化情况,建立地铁车辆LM型车轮踏面和60 kg/m型钢轨轮轨接触有限元模型.通过计算分析得出以下结论:牵引力作用时,车轮最大等效应力的分布相对于接触中心靠前,钢轨最大等效应力分布相对于接触中心靠后;牵引力和制动力对轮轨接触等效应力和纵向切应力的作用效果相反;随着制动力的增大,接触处纵向应力呈近似正比增大,钢轨上最大纵向切应力的分布相对接触中心位于接触斑后部.     

冲角对车轮与道岔尖轨弹塑性接触的影响

在机车运行中轮轨间存在冲角,改变轮轨接触关系.针对冲角对车轮与尖轨接触的影响问题,建立了车轮—尖轨接触三维有限元模型,通过弹塑性接触计算,分析不同冲角工况下的接触情况.结果表明:轮轨间冲角的存在,导致车轮与钢轨接触位置发生改变,基本轨和尖轨接触斑中心不在同一钢轨横断面上,冲角越大,超前或滞后的数值越大;车轮与尖轨接触法向力随冲角的增大而增大;不同冲角工况下车轮与尖轨的接触等效应力变化规律基本一致,最大等效应力均出现在2 m位置处;冲角的增大会造成尖轨前端等效应力增大,导致车轮轮缘与尖轨的磨耗增加,降低车轮和尖轨的使用寿命.     

基于轮轨表达式的轮轨接触坐标计算方法

为了能更真实地在车辆-轨道动力学的仿真计算模型中反映轮轨之间的接触状态,结合具有具体函数表达式的车轮踏面和钢轨轮廓曲线并利用迹线法原理,在考虑轮对的横向位移、垂向位移、摇头角及侧滚角的条件下,计算出轨顶区域与车轮之间的最小垂向距离,来判断轮轨的接触状态,并根据非线性赫兹接触理论求轮轨接触点处的轮轨法向力.     

弹性车轮的滚动接触特性研究

为了研究轨道列车弹性车轮压滚过程的接触特性,文中针对橡胶压剪复合型弹性车轮,根据《整体车轮技术检验》(UIC 510-5)标准,建立了三维弹性车轮与钢轨耦合的有限元模型.考虑材料非线性和几何非线性,开展车轮的实际静压和滚动过程模拟,并与相同标准的刚性车轮比较,得到了轮轨接触压力和钢轨接触斑的变化规律.结果表明:轮轨接触...     

轨道参数对轮轨滚动接触行为影响

计算了不同轨道参数下JM3磨耗型车轮踏面沿60kg/m钢轨轨道滚动接触时轮轨接触几何参数和蠕滑率的变化情况;然后根据确定的轮轨接触几何参数和蠕滑率,利用非Hertz滚动接触理论和数值程序CONTACT分析了不同轨底坡和轨距对轮轨接触斑行为的影响。数值结果表明：使用1/40轨底坡时轮轨滚动接触行为不能达到最佳匹配状态,建议对目前的轮轨型面进行重新优化设计;增加轨距对轮轨接触几何参数和蠕滑率产生较大影响,小半径曲线上在考虑运行安全情况下可适当增加轨距。     

车轮踏面异常磨耗对轮轨关系影响分析

利用多体动力学分析软件SIMPACK建立了地铁车辆动力学分析模型,选取异常磨耗后的几种典型钢轨型面,通过考虑轨道表面不平顺和轮轨蠕滑等非线性因素,研究了车轮踏面异常磨耗对轮轨接触行为和动力学行为的影响。结果表明：车轮踏面异常磨耗影响轮轨接触点的分布,从而进一步影响车辆的动力学性能;轻微磨耗后的踏面轮轨型面匹配较好,轮轨动力学行为相比原始轮轨型面有所改善;车轮踏面异常磨耗后的车辆动力学性能大大降低,尤其是在通过小半径曲线时,车辆动力学性能较差;车轮踏面两沟槽磨耗对车辆动力学行为影响明显大于一沟槽磨耗的车轮踏面。     

上海轨道交通9号线曲线区段钢轨修复性打磨效果分析

对上海地铁9号线钢轨表面病害、钢轨廓形与轮轨关系进行测量和统计,结合钢轨打磨车特点,有针对性地设计修复打磨方案,重点是修正接触光带,使光带内轨居中靠外、外轨居中靠内.实测结果表明,该修复打磨方案可以增大车轮通过内外轨的滚动半径差,消除内外侧不良接触,从而改善轮轨关系,提升车辆在曲线区段运行时乘客的舒适度,并可有效控制钢轨表面病害发展,延长钢轨使用寿命.     

独立车轮与钢轨接触问题的研究

应用有限元参数二次规划法建立了独立车轮与钢轨接触的三维计算模型,通过分析不同踏面、不同相对位置的轮轨接触,得出了轮轨接触斑形状和面积、接触力的变化规律,并且对比不同踏面在减缓磨耗方面的特点.同时建立了磨耗后的轮轨接触模型,分别研究直线段和曲线段轮轨配合接触问题,总结了不同模型的接触斑面积、形状、位置,以及接触力分布和等效应力的变化规律.结果表明磨耗后的轮轨配合与其它模型相比接触斑面积最大,轮轨匹配相对较好.     

关节轴承中微凸体的热分析

为研究关节轴承内外圈摩擦副上微凸体在相对滑动过程中的摩擦热问题,建立半球状微凸体相对光滑平面滑动的模型,对点热源导致的温升进行积分,计算关节轴承内外圈在微凸体接触面处的稳态温升分布. 分别计算微凸体在弹性接触与塑性接触状态下接触面的稳态温升分布,并研究了在不同角速度和载荷下接触面沿速度方向的温升变化. 给定在一定范围内变化的载荷及速度,分别计算绘制出了两种不同型号关节轴承中的微凸体在接触区的最大闪温图. 计算结果表明:内圈微凸体在接触区的温升是对称分布的,最大温升位于接触面的中心点,外圈接触区后沿的温升大于前沿的温升,最大温升出现在中心点偏后沿的位置. 轴承角速度或微凸体载荷越大,接触区的温升越大. 在低速重载工况下,微凸体的最大闪温值较小;而在高速情况下,微凸体的最大闪温值较大. 关节轴承在工作时应注意载荷和角速度的控制,防止因微凸体摩擦生热过多从而造成轴承使用性能受损.