关键词： 槽型轨   独立轮对   动力仿真   对比分析  

摘要： 通过建立车辆-轨道动力学模型,对槽型轨及普通钢轨条件下,车辆曲线通过时的轮轨动力响应进行了仿真计算及对比分析。对比分析表明虽然Ri60轨条件下的轮轨横向力及脱轨系数较大,但由于其断面类型决定了其具有护轨功能,对于确保车辆安全有利;Ri60轨与CHN50轨条件下的轮轨磨耗基本相当,但槽型轨有利于轨道做铺面或绿化,因此对于敷设方式以地面为主的轻轨系统,采用槽型轨较为合理。

关键词： 激光表面离散处理   轮轨材料   磨合形貌   油介质   粘着性能  

摘要： 本论文通过调整脉冲YAG激光参数，对列车车轮材料CL60试样表面进行处理，形成了轮轨材料试样在油润滑条件下滚滑运动时稳定的增粘技术。本论文的研究主要分理论和技术两部分。在本论文的工作中，研制了一套脉冲激光离散式试样表面处理装置，进行了车轮材料的激光离散熔凝工艺的研究，进行了激光处理形貌对轮轨材料试样油润滑条件下粘着影响的机理研究，应用无量纲参数对试样的表面形貌进行表征，并着重分析了表征参数对油润滑条件下粘着的影响规律。\n 在激光表面离散熔凝处理工艺研究中，应用理论计算确定激光参数，发现激光功率密度处于汽化与熔化之间时既能避免汽化造成的凹陷、空穴、裂纹等现象，又能让材料充分吸收激光能量，并在有限的激光脉冲时间内得到足够深的处理深度。在激光离散处理工艺研究中，通过调整激光脉冲的功率、波形、脉宽实现了不同的表面形貌，确定了三种激光参数可以分别进行激光熔凝、激光吹气造型和激光微坑刻蚀，实现不同表面形貌的激光处理，并通过可控分布系统实现表面离散处理的不同分布。\n 在激光离散处理试样的磨合形貌研究中，首先改造了摩擦磨损试验机，使其能实现粘着系数的连续可调。在此基础上，进行了干摩擦条件下轮轨材料的磨合试验，研究了不同激光处理工艺处理试样磨合后的形貌特征，应用数值计算的方法分析了激光离散熔凝点的支撑作用对磨损的影响，并研究了不同分布参数的激光熔凝试样磨合后的条纹形貌。\n 在表面形貌对油介质下粘着系数影响的研究中，提出两个无量纲参数Sp和Gr来表征固体的表面形貌。Sp用来表征固体表面凸起的承载能力，Gr用来表征固体表面凸起的分布及纹理方向。试验研究并讨论了Sp和Gr对油介质下激光离散处理CL60试样与钢轨试样之间的粘着的影响。结果表明，激光离散处理后的车轮材料试样可以在多种速度及多种油介质下稳定的增加轮轨材料试样之间的粘着;表面凸起的承载能力与凸起的分布对液体介质条件下的粘着具有重大影响:在混合润滑范围内，随着Sp的增加，粘着随之增加;Gr越大，最大粘着系数随着Sp增大的速度越快;相同的粗糙度Ra情况下，Gr越大，粘着系数越大。另外，将假想表面作为参数进行混合弹流润滑的理论计算，分析了计算得到的固体承载的压力占总载荷的比例与Sp、 Gr之间的关系。

关键词： 高速铁路   轮轨噪声   气动噪声   声屏障  

摘要： 本文以高速铁路噪声为研究对象，综合应用有限元和边界元方法对轮轨的振动及声辐射特性进行研究，以轮轨相互作用理论和声辐射理论为基础建立轮轨滚动噪声预测模型，对轮轨噪声的影响因素进行分析，采用流体力学软件Fluent对高速列车气动噪声进行数值仿真，采用声学软件SYSNOISE对声屏障的隔声性能进行研究。\n 采用有限元软件ANSYS分析车轮和钢轨的振动模态，在此基础上对轮轨进行谐响应分析，将两者表面振动速度导入边界元软件SYSNOISE，得到轮轨的辐射声场。\n 对轮轨表面粗糙度谱的理论估计和现场实测方法进行了探讨，在对钢轨垂向和横向阻抗、车轮径向和轴向阻抗分析的基础上，采用Hertz接触理论考虑轮轨之间的耦合作用，推导轮轨的垂向和横向振动公式，结合振动噪声辐射理论，建立高速铁路轮轨滚动噪声预测模型，对不同工况下的高速铁路轮轨滚动噪声进行仿真计算，并与京沪高速铁路试验结果进行对比分析。\n 利用建立的轮轨滚动噪声预测模型，对高速铁路轮轨滚动噪声的影响因素进行分析，包括高速列车运行速度、列车轴数、受声点距轨道中心线距离、车轮参数（车轮直径、辐板厚度）、钢轨参数等。\n 针对高速铁路气动噪声的问题，运用空气动力学和声学的相关理论方法，结合高速列车运行的实际边界条件，建立高速列车远场气动噪声的理论预测公式，通过理论分析和数值计算，分析高速列车气动噪声的产生机理。利用Fluent流体分析软件计算高速列车外部流场，获得较为精确的车身表面脉动压力，采用宽频带噪声模型计算高速列车表面噪声源，最后利用基于Lighthill方程的声模拟法求解高速列车远场气动噪声，并与京沪高速铁路试验结果进行对比分析。\n 在声屏障隔声性能评价理论的基础上，采用声学软件SYSNOISE建立了声屏障的二维分析模型，在SYSNOISE中定义柱面波声源来代替线声源，得到有声屏障的条件下的声场分布，进一步分析声源频谱特性及声屏障的结构形式等对其隔声性能的影响。

关键词： 蛇形运动   轮轨   相互作用   重载铁路   动力学  

摘要： 该文针对重载铁路货车车辆,从大系统角度,研究了蛇形失稳时的轮轨动态相互作用特征,仿真计算了当货车车辆以高于其非线性临界速度运行时的轮轨系统振动姿态。理论分析结果表明,轮对蛇形运动时,轮轨接触点在车轮踏面与轮缘根部交替变化,导致轮轴横向力变化非常剧烈,最大值接近正常值的10倍。在轮轨横向力的作用下,轮对以11.25Hz频率在轨道中心线左右横向运动,幅度达到了15mm,且摇头角位移较大,轮对蛇形运动波长为3.4m;钢轨横向振动也非常明显,将进一步加剧轮对横向运动。另外,轮轨横向相互作用力及钢轨横向振动位移的主频与轮对蛇形频率一致。

关键词： 滑动速度   摩擦因数   轮轨滚动接触   有限元分析  

摘要： 使用与滑动速度相关的摩擦因数替代库伦摩擦定律中的常系数,结合mixed Lagrangian/Eulerian方法建立轮轨滚动接触有限元模型,分析牵引力主导的蠕滑工况下的干燥状态的轮轨滚动接触特性。通过与摩擦因数取值为常数的轮轨滚动接触分析结果对比发现:与滑动速度相关的摩擦因数对轮轨滚动接触最大接触应力和接触斑面积影响不大,均在1%以内;但是对轮轨接触斑内最大Mises应力、最大纵向切应力、最大横向切应力和最大等效塑性应变影响较大,特别是对最大纵向切应力影响幅度近20%;更需要引起注意的是对轮轨滚动接触摩擦力矢量分布和切向塑性应变分布影响明显,这对轮轨滚动接触疲劳损伤分析非常重要。

标准号: NS-EN 13232-3-2003+A1-2011

关键词： 润滑脂   剖析   矿物油   铁路轮轨  

摘要： 采用IR、XRD、SEM-EDS等手段,对常用铁路轮轨润滑脂进行剖析,得到润滑脂的基础油种类和添加剂组成。研制一种新型铁路轮轨润滑脂,并与常用铁路轮轨润滑脂的性能进行比较。结果表明:研制的润滑脂的最大无卡咬负荷为863 N,比常用铁路轮轨润滑脂的大一倍多,其摩擦因数为0.008～0.032,明显小于常用铁路轮轨润滑脂的0.039～0.051,但烧结负荷小于常用铁路轮轨润滑脂;研制的润滑脂具有更好的胶体稳定性和耐热性。

关键词： 重载铁路曲线   轮轨磨耗   结构参数   摩擦系数   行车安全  

摘要： 随着我国经济的迅猛发展，铁路货运量逐年增加，重载运输已成为我国铁路货运的发展方向。但是，车辆运行速度及轴重不断增大，一方面导致列车对线路动力破坏作用加剧；另一方面，轨道线路对行车安全性及轮轨磨耗问题的影响愈加敏感。传统铁路线路轨道结构参数设置缺乏充分考虑车线之间复杂的动力相互作用以及对轮轨磨耗的影响。因此，从动力学角度进行重载铁路小半径曲线轮轨磨耗影响因素的分析，从而采取相应的措施减缓轮轨磨耗，具有重要的理论价值与工程意义。\n 本文米用SIMPACK多体动力学分析软件建立重载货车动力学分析模型，考虑了货车系统中的非线性环节，分析中以爱因斯磨耗数为评价指标，研究重载铁路小半径曲线轮轨磨耗问题。\n 然后，本文分析了轨道结构参数(主要包括曲线半径、超高、轨底坡、缓和曲线等参数)对轮轨动态相互作用性能及磨耗的影响规律。通过分析发现，不同磨耗阶段下的钢轨型面对车辆曲线通过性能有较大影响；曲线半径为影响轮轨磨耗的决定性因素；适当的超高设置有利于减轻导向轮外轮和钢轨的磨耗；适当增大内轨轨底坡可明显改善轮轨接触状态，改善车辆曲线通过性能；提高缓和曲线线型可改善缓和曲线各衔接点处的轮轨相互作用力。\n 最后，本文通过仿真模拟内外轨面摩擦系数的变化分析了轮轨接触面状态对轮轨磨耗的影响，并且研究了曲线内外轨摩擦系数的合理匹配。结果表明，轨面摩擦系数的变化对车辆曲线通过性能产生重要影响，曲线外轨磨耗量取决于外轨摩擦系数，并且受内外轨摩擦系数差值大小的影响；曲线内轨磨耗量在小摩擦系数区间内取决于内轨摩擦系数，而在中等摩擦系数区间时，取决于外轨摩擦系数。合理的内、外轨摩擦系数匹配，可有效降低轮轨磨耗。

关键词： 轮轨   黏着   撒砂   加磁   坡道   磨损  

摘要： 随着高速重载铁路的快速发展,对轮轨间的黏着问题研究提出了更高的要求,尤其是速度的提高,使轮轨黏着问题的研究变得更加复杂。良好的轮轨黏着能有效地改善轮轨系统的工作性能、延长轮轨使用寿命,降低铁路设备的维护维修费用,有重大的经济意义。深入透彻的分析研究这个问题,从最根本上保障列车运行安全,保证乘客的生命安全。 本论文研究了干态和各种介质工况下的轮轨黏着特性,以及对旧的增粘方法的理论研究和对新的增粘方法的提出。论文研究结果为我国重载与高速铁路的发展及轮轨黏着特性的研究提供了参考依据,具有一定的工程意义。本文取得的主要结果和结论如下： 1、干态工况下,随蠕滑率的增加轮轨黏着系数先增加而后降低直至稳定。蠕滑率为1.5%时黏着系数最大。随着速度的提高,轮轨黏着系数有所下降;而降低轴重有利于提高轮轨的黏着系数。新模拟轮与模拟轨转动产生的黏着系数要小于旧的模拟轮与模拟轨转动产生的黏着系数。新模拟轮与模拟轨转动产生的黏着系数与生锈的模拟轮与模拟轨转动产生的黏着系数相差无几。随着冲角的增加,轮轨纵向黏着系数有所下降,而横向黏着系数呈现上升趋势。 2、干态工况下运行的模拟轮轨突然转入水介质工况时,黏着系数出现大幅下降,下降了约50-60%。水介质工况下,黏着系数随蠕滑率的增加出现先增加而后下降,最后逐渐趋于稳定。蠕滑率为1%时黏着系数最大。随着速度的增加,轮轨黏着系数下降较大。随着轴重的增加,黏着系数有所上升。利用三因素四水平试验方法仅考虑速度、轴重和轨道曲线半径时,干态工况下,影响轮轨黏着系数变化的因素由大及小分别为轴重,速度,轨道曲线半径;水介质工况下,影响轮轨黏着系数变化的因素由大及小分别为速度,轴重,轨道曲线半径。 3、在污油、油水混合物、油水砂混合物介质条件下,轮轨黏着系数均远远小于干态工况下轮轨黏着系数。其中油水砂介质下的轮轨黏着系数最大,约为0.08;污油介质下黏着系数次之,约为0.05;油水介质下的轮轨黏着系数最小约为0.03。通过比较三种油介质混合物试验后轮轨表面,发现油水砂试验后轮轨表面磨损最为明显,磨痕最宽;污油介质试验后轮轨表面磨损最小,磨痕最窄;油水介质工况下轮轨表面的磨损情况处于污油介质和油水砂介质之间。 4、坡道工况下,干态时轮轨黏着系数在0.23～0.33之间;有水时轮轨黏着系数在0.08～0.11之间;有污油存在时轮轨黏着系数约为0.03。坡道运行时,在干态和水介质工况下,轮轨黏着系数随速度的增加而减小。干态工况下轮轨黏着系数随轴重的增加而减小;在水介质工况下,轮轨黏着系数随轴重的增加而上升。在平直道运行时,污油介质工况下磨痕最窄,磨损最小;水介质工况下次之;干态工况下磨痕最宽,磨损最大;在坡道运行时,水介质工况下磨痕最窄,磨损最小;干态工况下次之;污油介质工况下磨痕最宽,磨损最大。 5、水介质工况下撒砂可增加轮轨黏着系数35～65%;干态工况下撒砂对轮轨黏着系数有较小影响。水介质下撒砂的增粘效果主要取决于砂子颗粒的直径及撒砂量,大砂粒直径的增粘效果更佳。随着速度的增加,水介质工况下撒砂的增加效果越差。水介质工况下撒粗砂比撒细砂磨损严重。撒粗砂后模拟轮试件表面硬度高于撒细砂后模拟轮试件表面硬度。水介质工况下撒砂会出现两条轨迹,内轨迹区域磨损相对严重,外轨迹与内轨迹之间区域磨损相对较小。 6、水和油介质工况下施加磁场作用后可显著增加轮轨黏着系数,其中水介质下增幅达20%以上,油介质下增加达到50%。水和油介质工况下,施加磁场时速度对轮轨黏着系数影响不大;不同磁场强度对轮轨黏着系数有一定的影响作用,随着磁场强度的增加,轮轨黏着系数也相应增加;并且两侧磁场最强的部分能吸附轮轨磨损产生的铁屑,从而减少了轮轨之间的第三体磨损。 7、通过CONTACT计算程序可以得知：蠕滑率为0时,粘着区很大,蠕滑区几乎为0;随着蠕滑率的增加,粘着区减小,蠕滑区增加,当蠕滑率为1.38%时为临界状态,即接触斑内粘着区较减小为0,蠕滑区增大至全部接触斑;随着蠕滑率的继续增加,接触斑内由蠕滑区变为宏观滑动区。纵向黏着力主要产生在轮轨蠕滑区。在蠕滑率开始增长阶段0—0.7%时,轮轨黏着系数大致呈现线性增长;随后随着蠕滑率的增大,轮轨黏着系数增长缓慢,直至出现最大值0.362,此时蠕滑率为1.38%;当蠕滑率继续增大时,轮轨黏着系数出现小幅下降,直至稳定。

关键词： 起重机   弹塑性接触   非线性   轮轨接触   桥架结构  

摘要： 桥式起重机作为一种重要的物流装备，广泛应用于国民经济的各生产部门。随着人类有限资源的不断减少，我国起重机的设计逐渐向低净空、低轮压、低能耗的节能化方向发展。一种有效途径就是降低起重机的自重和整体高度。传统的设计方法采用经典公式计算许用轮压和桥架结构，往往导致设计结果偏于保守，一方面加大了车轮的尺寸，使整机重心升高;另一方面车轮和桥架的重量增大，从而增加了整机的自重。为了分析车轮及桥架的实际承载能力，本文使用非线性有限元法对轮轨关系以及轮轨接触作用下桥架的应力进行了全面的研究。 本文以某电厂用的双梁桥式起重机为研究对象，主要做了以下工作： 1）根据起重机轮轨和桥架的实际尺寸，建立了轮轨系统和桥架的有限元模型;2）对起重机轮轨系统分别进行有限元弹性和弹塑性分析，分别得到不同载荷作用下的各应力分布情况，并对两种模型的计算结果作对比分析;3）将小车轮压按两种不同方式简化为集中载荷分别施加给桥架，并分析桥架在这两种轮压作用方式下的应力分布情况;4）在小车车轮与轨道间建立接触对，得到小车轮压经接触方式传递给桥架时桥架的应力分布情况;5）对比分析轮压载荷按照以上三种不同方式加载时桥架结构的受力特点。