关键词： 轨式输送机   噪声预测   轮轨   速度  

摘要： 轨式输送机作为一种新型节能产品可以实现单机超长距离(>20km)运输,为客户实现散料厂距离物流提供了更多选择,轨式输送机工作原理是:将传统输送机改为轨道式输送机,输送带在轨道上运行的承托车的牵引下进行物料输送,但是输送承托车在轨道上运行会产生振动和噪声,研究噪声产生机理,如何降低运行噪声是大家关注的课题,本文提出对轨式输送机的噪声进行研究及预测,为轨式输送机系统优化提供依据。输送机产生噪声的直接原因为轮轨系统的结构特性,本文首先对输送机轮轨系统振动特性进行分析,建立有限元模型,利用软件对承托车车轮进行模态分析,桁架轨道系统的振动特性分析中,引入导纳的概念,利用解析法分析输送机轮轨系统的导纳特性,在以上的基础上对输送机轮轨振动噪声进行预测,并通过现场试验与预测结果进行对比分析,以下为本文的主要研究内容:首先对承托车车轮进行模态分析,得到承托车车轮的自振频率。由于车轮成对称结构,其阵型特性也存在对称性,模态为低阶时,主要表现为轮缘的扭摆及振动,随着阶数增加,踏面开始产生弯曲变形,当模态达到10阶时,车轮轮缘开始变为复杂的非线性扭摆变形。利用数值法解析轮轨关系的微分方程,对轮轨关系进行分析,得到轮轨在不同速度下作用力随时间的变化关系,以便与后期试验数据进行对比分析。以桁架结构的速度导纳作为分析结构振动的评价标准,利用动柔度法推出桁架的速度导纳幅值,用软件对桁架的速度导纳进行分析,得到桁架在模型原点以及跨点处随频率变化的速度导纳曲线,两点的速度导纳幅值随频率增加跨点处速度导纳明显大于原点处,得出结论桁架振动主要由轮轨之间相互作用引起的。分析桁架与轨道参数对系统振动特性的影响,主要包括轨道扣件刚度以及轨道材料对系统振动以及噪声辐射的影响。通过现场试验的方法,得到输送机轮轨在4个典型性位置下的振动以及噪声情况,利用数据采集装置获取轮轨振动以及噪声数据,将数据在软件中进行对比分析。结合噪声基本理论,以轮轨系统以及桁架的振动特性分析为基础,对输送机轮轨噪声进行预测,预测结果如下:分析轮轨在不同运行速度下特性,分别取速度1m/s、1.5m/s、2m/s,随着输送机运行速度的增加,各个频率下的车轮噪声、轨道噪声以及轮轨噪声均增大,且轮轨噪声增加值随着速度的提高增加逐渐缓慢,相同速度下噪声声压级随着频率的增加会逐渐趋于定值,该预测结论与第四章现场试验结果进行对比,验证了模型的正确性。轨道扣件刚度对振动噪声的影响主要集中在低频,高频处刚度参数对噪声基本无影响,轨道材料主要研究了铸铁和高分子材料两种,预测结果显示高分子材料在轮轨降噪方面起到明显的效果,试验结果同样验证了模型的可行性。

关键词： 轮轨设计型面   数值仿真   评价方法   MATLAB/SIMULINK软件  

摘要： 随着高速铁路和重载运输的快速发展，轮轨之间的动态相互作用加强，振动加剧，加快了车辆和轨道的磨损、失效以及疲劳破坏，如果对这些病害不及时整治，就会继续恶化轮轨接触，轮轨寿命大大降低，直接影响列车的稳定性和安全性。国内外学者提出了大量的轮轨几何廓形设计方法以改善轮轨接触状态，延长轮轨的使用寿命。但这些方法均无法保证设计出的轮轨廓形整体性能最优，轮轨型面设计之后仍然需要进行性能校核。但是目前国内外对于轮轨几何廓形的评价，通常是通过仿真计算获得相关的动力学性能指标和接触性能指标，再由研究人员对各个指标进行单独的分析。这种方法不仅效率低下，而且缺乏统一的参考标准、容易出错。所以提出一种轮轨廓形的整体评价方法来对轮轨设计廓形进行快速、自动化地评价对提高轮轨设计效率具有重大的意义。　　本文旨在为轮轨设计型面的评价和校核提供一套完整的方案。依据几何轮轨廓形相关的性能标准，总结出了廓形校验相关的评价指标，包括轮轨几何接触性能、动力学性能指标以及磨耗性能。根据总结的评价指标，提出了基于支持向量机(SVM)的轮轨设计型面自动评价方法。　　针对轮轨几何廓形动力学校验的需求，建立了具有代表性的转向架模型，用以获得轮轨廓形相关的动力学指标。基于上述模型和评价方法，本文开发了基于MATLAB/SIMULINK的轮轨设计型面评价分析软件和基于MATLABGUI的交互界面，并且基于该软件对轮轨设计型面自动评价方法进行测试验证。　　为了满足设计要求的轮轨型面能有效应用到数控加工之中，提出了针对设计后轮轨离散外形数据的圆弧拟合方法。该方法可以区别踏面工作区段，有意识地收缩或松弛不同区段的误差，并且在保证拟合结果一阶导数连续的同时，使得整体拟合误差尽量小、拟合段数尽量少。最后，基于MATLAB对该算法进行了实现，并对拟合效果进行验证。

关键词： 高速电梯   耦合振动   随机参数   轮轨界面   接触机理  

摘要： 伴随着高层、超高层建筑的不断涌起，电梯朝着高速、超高速方向发展已是大势所趋。高速电梯由于运行速度加快，会带来更加强烈的振动问题，严重影响电梯的运行安全和乘客乘坐舒适性。因此，探究高速电梯的振动响应机理对其设计、制造和安装环节均具有理论指导意义。　　在高速状态下，轿厢、导靴、导轨三者各自振动又互为约束，构成了轿厢-导靴-导轨耦合系统。由于制造误差和安装误差等给高速电梯所带来的随机参数和随机激励日渐突出，传统的确定性结构动力学分析方法已不能满足分析要求。此外，高速电梯大多应用在高层以及超高层建筑中，超高层建筑是一种典型的风敏感结构，其风致振动效应必然带来固定于其上的导轨的振动响应，因此，考虑超高层建筑风致振动响应的影响对高速电梯的理论建模提出了要求。另一方面，导轨和导靴滚轮是导向系统的主要组成部件，轮轨非光滑界面接触本构关系直接影响着高速电梯的动力学响应。因此，详细分析各随机性因素及超高层建筑风致振动对高速电梯耦合系统振动响应的影响，进行轮轨界面接触机理的研究以建立更加接近实际的分析方法，对高速电梯乘坐舒适性的提升具有积极意义。主要研究内容及成果如下：　　（1）根据Bernoulli-Euler理论建立了导轨的强迫振动微分方程，利用达朗贝尔原理分别建立起滚轮、轿厢的振动方程，通过它们间作用力与相对位移间的关系，最终建立起导轨-导靴-轿厢耦合系统振动模型。采用振型叠加法求解偏微分耦合系统数学模型，在分析导轨长度、导轨单位长度质量和导轨抗弯刚度三个导轨结构参数与导轨尺寸参数间关系的基础上，得出各结构参数对导轨动力特性的影响规律。计算结果表明，导轨的抗弯刚度主要影响导轨的振动挠度，导轨的单位长度质量主要影响导轨的颤动，导轨的长度对导轨的振动挠度和颤动均有显著影响。　　（2）高速电梯向大载重量、大提升高度及高速度的方向发展，必然加剧电梯在运行过程中轮轨间的非均匀磨损及超高层建筑风致振动对耦合系统动力学行为的影响。鉴于此，运用模型等效的方法，将轮轨磨损参数引入到所构建的高速电梯耦合系统动力学模型中，并首次引入建筑结构学中超高层建筑风致振动相关理论，运用变量离散下的逐步积分法，探究了轮轨磨损参数及超高层建筑风致振动对高速电梯耦合系统水平振动的影响规律。算例结果表明，为使电梯获得比较满意的动态舒适性，应严格控制滚轮表面不平度并防止由于滚轮不圆度过大造成的轿厢振动加剧;对于导轨支架松动问题，应避免几个连续导轨支架同时松动所造成的轿厢振动瞬间加剧现象。　　（3）针对高速电梯在制造、安装过程中客观存在的导轨结构参数随机性问题，在所建立的导轨-导靴-轿厢耦合动力学模型基础上，通过随机摄动理论将导轨动力响应表示为确定部分和随机部分，并导出各自的表达式。求解耦合系统导轨随机响应表达式并进行泰勒展开，然后比较各参数随机部分系数以推导出各随机参数对导轨动力响应灵敏度表达式。根据耦合系统响应灵敏度矩阵、位移响应协方差矩阵和随机参数协方差矩阵得到导轨动力响应的标准差特性并分析出各参数对响应的影响程度。算例结果表明，导轨的振动加速度响应对导轨的长度参数最为敏感，导轨的振动位移响应对导轨的弹性模量敏感度最小。　　（4）根据高速电梯滚动导靴的材料特性以及与导轨的非光滑界面接触关系，结合 Hertz 接触理论和界面力学理论推导出侧面滚轮与导轨侧面以及顶面滚轮与导轨顶面间的界面接触本构关系，建立起轮轨非光滑界面接触本构模型，进一步完善导轨-导靴-轿厢耦合动力学模型。　　（5）借助课题组合作公司—山东富士制御电梯有限公司现有120m电梯试验塔，搭建了高速电梯耦合系统水平振动试验平台。针对公司FJK-X-8000型7m/s高速电梯应用所建耦合系统模型进行仿真计算，得到水平振动加速度响应曲线;然后在水平振动试验平台上，采用DT-4A 电梯加速度测试仪，对FJK-X-8000高速电梯进行水平加速度实梯试验;通过分析仿真计算结果和实梯试验数据典型数字特征，验证了文章耦合系统模型、轮轨界面接触机理及算法的正确性。

关键词： 动车组   车轮   轮轨匹配   等效锥度   磨耗   动力学  

摘要： 轮轨匹配是影响高速动车组动力学性能的重要因素,合理的车轮型面可以提高轮轨匹配特性,从而减小轮轨间作用力。选取一列状态良好、运行固定交路的高速动车组进行长期跟踪测试,对比分析不同里程下的车轮踏面状态,对照相应里程时的车辆动力学性能,分析研究各磨耗阶段轮轨匹配对车辆性能的影响。

关键词： 重载机车   踏面磨耗   牵引工况   轮轨匹配   有限元  

摘要： 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.

关键词： Solid   Works   CRH2型动车组   轮轨接触   椭圆接触斑   有限元分析  

摘要： 为了分析计算CRH2型动车组在垂向静载荷作用下的车轮最大计算载荷,并确定轮轨接触斑的几何形状参数,利用SolidWorks软件模拟出车轮及静载下的轮轨接触有限元模型,并于Simulation中通过提取分割几何线的方法进行有限元图解分析。结果表明,垂向静载条件下车轮一周踏面横向位移呈三角函数曲线变化趋势,计算模拟仿真结果可用于横向稳定性计算、车轮动态横向响应曲线计算等,还可用于轨道几何参数和轮轨外形的合理选择。

关键词： 轴重   磨损   轮轨材料   塑性变形   疲劳  

摘要： 利用MMS-2A摩擦磨损试验机开展轮轨滚动接触模拟试验,探讨研究了轮轨试样在不同轴重下的损伤特性.结果表明:轴重的增加使得轮轨间摩擦系数变大,车轮和钢轨的磨损加剧,其主要磨损机制由轻微剥落向严重剥落发展.随着轴重的增加,轮轨试样断面累积塑性变形厚度以及疲劳裂纹萌生的概率都显著增大.在相同轴重下,钢轨试样累积的塑性变形厚度较大,疲劳裂纹萌生的概率也大.随着轴重的增加,轮轨试样疲劳裂纹扩展速率变大,疲劳损伤明显加重.

关键词： 轮轨作用   脱轨系数   轮重减载率   轮轨垂直力   轮轨横向力   科研试验线  

摘要： 为了对同济大学轨道交通科研试验线进行脱轨安全性评定,采用测力钢轨法测试轨道交通科研试验线列车通过时的轮轨力,包括轮轨垂直力及横向力,由轮轨力计算脱轨系数及轮重减载率。结果表明,列车以速度20、30及40 km/h驶过时,南侧钢轨的轮轨垂直力平均值在54.91~56.14 k N范围内,北侧钢轨的轮轨垂直力平均值在72.91~76.62 k N范围内;南侧钢轨的轮轨横向力平均值在5.77~7.86 k N范围内,北侧钢轨的轮轨横向力平均值在6.48~7.11 k N范围内;脱轨系数分别为0.096、0.104及0.113,轮重减载率分别为0.141、0.152及0.154,脱轨系数及轮重减载率都远小于限界值,都具有很大的安全余量,轨道交通科研试验线在脱轨安全性评定方面完全符合要求。

关键词： 铁路车轮   裂纹   轮轨接触  

摘要： 研究了含内部裂纹的磨耗型踏面铁路车轮与60 kg/m钢轨的接触关系问题.建立了存在不同尺寸及角度内部裂纹的轮轨接触三维有限元模型.通过计算,获得了不同情况下裂纹周边以及轮轨接触区的Mises应力分布规律.分析结果表明:当裂纹越靠近接触区时,裂纹周边应力越大;裂纹与踏面角度为45°时,裂纹最容易扩展.

关键词： 公开课   科学维护   轮轨系统   经济性   安全性   铁道   实录   轨道交通  

摘要： 由RT轨道交通网（微信号：RT_railtransit）举办的轨道公开课，迄今已经举办过24期了。听课的群友大多数来自我们组建的R迷俱乐部微信社群，我们目前已建了19个基础性的R迷微信群，以及智能运维、通信信号、有轨电车三个专业性的R迷微信群，一个青春热火主题群。据不完全统计，目前R迷群友已将近10000人。我们的R迷社群普遍认同知识分享，经验传授，信息对接的价值观。因此我们的公开课深受大家的支持与好评。