关键词： 车桥耦合系统   轮轨脱离   线性互补关系  

摘要： 针对密贴和弹簧连接两种轮轨关系模型,通过构造车轮与桥梁之间相对位移和相互作用力间的线性互补关系,建立了两种考虑轮轨脱离的车桥耦合系统动力学分析模型,从而将车桥耦合系统的轮轨连接问题转化为标准的线性互补问题。本文方法不需要在每一个时间步对接触状态进行判断,避免了传统算法的迭代求解过程,能够对轮轨脱离进行模拟。在数值算例中,讨论了无量纲化的车桥耦合系统质量、刚度等参数和行驶状态对系统响应动力放大系数的影响,以及速度因子和车桥质量因子对轮轨脱离的影响。数值算例证明了本文方法的正确性,且相对于传统轮轨接触模型具有更高的计算效率。

关键词： 激光技术   摩擦系数   激光毛化   混合润滑  

摘要： 为了研究规则分布的表面形貌对轮轨接触在混合润滑状态下摩擦系数的影响,设计了3种不同的表面纹理:横纹、纵纹、菱形。用确定性模型取代平均流量模型,对膜厚、压力、接触面积比进行了数值计算,总的接触载荷由流体接触区和固体接触区分别分担,总的摩擦力等于流体区的摩擦力和固体接触区摩擦力之和。根据设计的3种表面纹理,用YAG激光对车轮钢试样表面进行激光毛化处理,获得这3种表面纹理,在RSW-2摩擦磨损试验机上进行油介质条件下的混合润滑摩擦学实验,模拟轮轨间有油污时的工况,测量了该条件下各种表面纹理下的摩擦系数,并与未作激光毛化处理的表面进行对比。理论和实验结果显示,在油介质混合润滑条件下,有激光表面纹理的摩擦系数远大于未作激光毛化处理的试样表面的摩擦系数。3种激光表面纹理中,菱形纹理的摩擦系数大于纵纹和横纹的摩擦系数,纵纹的摩擦系数比横纹略大。因此,在油污条件下使用激光毛化的菱形纹理表面能较显著地提高轮轨间的摩擦系数。

关键词： 重载列车   轮轨接触   多点接触   接触应力  

摘要： 轮轨接触应力对轮轨磨耗和滚动接触疲劳影响较大，因此精确计算轮轨接触点与接触应力非常重要。本文基于重载铁路轮轨标准型面，利用改进的轮对轴向切片投影法，准确找到轮轨多点接触。引入弹性压缩量，找到接触斑，利用一种精确计算轮轨接触应力的方法求得轮轨法向接触应力，并考虑轮轨摇头角和侧滚角的影响。结果表明：该方法在寻找轮轨多点接触与计算轮轨接触应力时结果较为准确、直接和全面；轮轨接触斑随着轮对横移和摇头角变化，呈现非椭圆形状；一侧车轮轮缘和轨距角处接触，曲率半径较小，轮轨法向接触应力最大值可达3400 M Pa ，而另一侧轮轨的法向接触应力均小于2000 M Pa。在轮对横移量为0～3 mm时，摇头角的增加使右轮轨接触斑面积减小，相应的接触应力增大；在轮对横移量为4～9 mm时，摇头角的增加使右轮轨接触斑面积增大，相应的接触应力减小；摇头角的增加对左轮轨接触状态有利，但影响不明显。

关键词： 高速列车   轮轨接触   全滑动   蠕滑特性   运行工况  

摘要： 以LMA型踏面车轮和CHN60钢轨为对象,基于有限元软件ABAQUS,采用mixed LagrangianEulerian法,分析全滑动制动、全滑动牵引、蠕滑制动以及蠕滑牵引4种工况下的高速列车轮轨稳态滚动接触蠕滑特性。结果表明:全滑动制动工况下纵向蠕滑力的合力为蠕滑制动工况下的6.5倍左右,全滑动牵引工况下纵向蠕滑力的合力为蠕滑牵引工况下的1.7倍左右;接触斑内的蠕滑力矢量在全滑动工况下均指向同一方向,制动时与运动方向相反,牵引时与运动方向相同,而在蠕滑工况下其存在自旋效应;全滑动工况下的纵向蠕滑率均大于蠕滑工况下的,而蠕滑工况下的横向蠕滑率均远大于全滑动工况下的;纵向蠕滑率在全滑动工况下的分布只有1个峰值区域,而在蠕滑工况下则存在2个峰值区,前一工况下的横向蠕滑率分布区域较散,数值相当小,最大仅为0.064%,而后一工况下的分布则相对集中,其最大值可达0.287%。

关键词： 轮轨关系   车轮材料特性   有限元法   接触应力  

摘要： 目的随着我国铁路运输朝着高速、重载、低能耗的方向高速发展,高速列车轮轨承受的载荷显著增加,研究车轮材料特性(弹性模量、泊松比)对CRH3型动车组轮轨接触应力的影响,对保证列车安全性、可靠性及舒适性有重要的现实意义和应用价值。方法采用S1002型磨耗踏面轮对和60 kg/m的标准钢轨,首先对轮轨接触的模型做基本的假设,其次对模型参数、单元选择、网格划分等计算过程进行说明,最后应用弹塑性理论及有限元软件ANSYS分析轮轨接触应力。结果车轮材料弹性模量E分别为124,165,206,247,288 GPa的情况下,轮轨接触对应的最大Mises应力依次为315.451,370.458,435.498,500.274,554.604 MPa,最大接触压力依次为669.264,802.328,920.832,1033.87,1135.19MPa;在车轮材料泊松比分别为0.18,0.24,0.30,0.36,0.42的情况下,轮轨接触对应的最大Mises应力依次为468.035,450.601,435.498,422.587,415.412 MPa,最大接触压力依次为903.068,911.168,920.832,936.339,961.234 MPa。结论车轮材料的弹性模量对轮轨接触应力有显著的影响,最大Mises应力和最大接触应力的变化与弹性模量的变化呈正比关系;泊松比对轮轨接触应力也有一定的影响。

关键词： 高速动车组   轮缘磨耗   车轮镟修   动力学  

摘要： 目前动车组轮广泛采用的经济型镟修法,镟修后车轮并没有达到标准车轮轮缘厚度。为探究经济镟修型面对轮轨匹配性能产生的影响,为车轮维修策略的制定提供理论依据,对比分析标准车轮型面和新镟修的不同轮缘厚度车轮型面的静态匹配特性与动力学性能。结果表明:目前镟修方法得到的薄轮缘镟修型面有利于提高车辆的直线运行临界速度,但其他动力学性能指标略有下降;在通过不同半径曲线时,各型面曲线通过性能相差不大,小半径曲线工况下,各型面轮缘均与钢轨贴靠;通过大半径曲线时,在较大横移激扰下薄轮缘型面存在失稳的风险,从而造成较大的轮轨横移量及轮轴横向力,使轮缘与钢轨贴靠现象严重,造成严重的轮缘磨耗。

关键词： 轮轨系统   哈密尔顿原理   能量   轨道不平顺   随机振动  

摘要： 研究目的:振动的传递实质上是振动能量的传递,但是目前在轨道交通减振降噪研究方面,从能量角度进行研究的却并不多见。为了揭示随机振动过程中轮轨系统中各结构的能量分配关系,继而实现更合理的减振降噪设计,本文基于哈密尔顿原理,建立车辆-轨道耦合振动模型,用以统计分析轨道不平顺引起的车辆、轨道与轮轨接触三个子系统随机振动的能量大小,并探讨轨道不平顺、车辆轴重、轨下支承刚度与阻尼对轮轨系统能量关系的影响。研究结论:(1)轨道不平顺激励引起的车辆子系统随机振动能量最多,而传递到轮轨接触子系统上的能量最少;(2)车辆子系统与轮轨接触、轨道子系统的能量呈负相关,轮轨接触子系统与轨道子系统的能量呈强线性相关;(3)各子系统能量的关系不受轨道不平顺激励的影响,但是轨道子系统的能量随着车辆轴重的增大或轨下支承刚度、阻尼的减小而增大;(4)该研究结论可为轨道交通减振降噪设计提供一定的理论依据。

关键词： 轮轨接触   不平顺   功率谱   动力响应   有限元  

摘要： 为了分析轮轨系统在轨道不平顺功率谱激励下的动力响应,根据动力学原理并结合有限元理论,建立了轮轨接触的有限元模型,对轮轨系统进行静力分析和频谱分析,获得轮轨接触的基本特性和轮轨系统不同部位位移和加速度响应的谱值,计算结果表明,车体竖向位移最大谱值对应的频率为1.669Hz,而其最大加速度谱值所对应的频率为105.25Hz;车轴和车轮底面最大竖向位移和加速度谱值所对应的频率分别为66.27Hz和66.28Hz;同时结果显示,位移和加速度响应谱值随着列车运行速度的增加也是逐渐变大的。

关键词： 轮轨接触   轮轮接触   空间矢量映射法   迹线法   LMA  

摘要： 针对铁道车辆动态轮轨接触问题提出一种新的轮轨几何接触算法——空间矢量映射法。空间矢量映射法根据空间矢量映射原理和轮轨外形的基本特征,将轮轨接触视为空间曲面接触,以轨道截面为基准,以轨面宽度作为轮轨可能接触的最大范围,采用一定的接触点寻找和判定原则,准确地找到车轮在不同横移量和摇头角下的轮轨接触点。并自编一套轮轨关系软件TPLWRSim,以LMA型车轮踏面为例,分别建立轮对与轨道、轮对与滚轮和轮对与槽型轨的三维模型,仿真不同轮对姿态下的轮轨接触状态,并通过与轮轨接触几何外形和磨耗后的车轮踏面接触几何关系的对比验证算法的准确性和有效性。仿真结果表明此算法可很好解决铁道车辆的轮轨几何接触问题,能快速准确地求出轮对任意姿态下与轨道的接触点,并对不同踏面和轨道外形具有很好的适应性。

关键词： 高频轮轨力   模态   谐响应分析   滤波器  

摘要： 测力轮对是目前最有效的轮轨力测量方法。根据国标要求,测力轮对最高测量频率为90Hz。由于在实际运行中,如果车轮受到与共振频率相同频率的激励时,很可能会产生模态共振,对轮轨力的测量产生很大的影响。文章采用频率为1-3000Hz的扫频激励对车轮进行谐响应分析。设计补偿滤波器,对固有频率处产生的共振峰值进行补偿。