关键词： 轨道超高   轮对-轨道接触   接触应力   轮轨   非线性  

摘要： 轨道超高是高速列车曲线行驶的主要参数之一,直接影响到车辆的安全性和轨道的耐久性。为研究轮轨垂向振动状态下曲线轨道超高的影响规律,基于动力学理论建立轮轨三维实体非线性接触的有限元模型,采用瞬态动力学分析方法,在曲线轨道高低不平顺激励下研究曲线轨道超高对轮对-曲线轨道非线性接触系统的动力影响。研究结果:低速在较大超高的轨道上行驶会增大车体横向振动,不同超高的舒适速度为190 km/h;车体垂向振动随着速度的增大受超高的影响逐渐减小;倾覆系数随着速度的增大呈非线性增大,内外侧轮轨脱轨系数差异在低速较大超高轨道中最大,且随着超高的增大差异逐渐减小;速度超过160 km/h时,轨距动态扩大量会迅速增大,超高会增加轨距动态扩大量,建议采取拉杆等措施予以加固;钢轨、轨枕及道床垂向振动随着车速增大而增大,超高影响较小,可忽略;超高引起内外侧轮轨接触应力完全不一致,法向接触应力以内侧轮轨较大,切向接触应力以外侧轮轨较大;速度超过160 km/h时,轮轨接触斑动态总滑动量会迅速增大,轨道超高会引起内侧轮轨接触斑动态滑动量大于外侧,其差值随着超高的增大而增大。

关键词： 轨道车辆   制动防滑控制   轮轨接触   黏着改善   黏着模型  

摘要： 针对轨道车辆制动工况下的低黏着特性,分析防滑控制作用下制动力调节引起轮轨间黏着变化和改善的原因;基于滑动功率和滑动能对Polach黏着模型进行改进,并考虑各轴随位置不同的黏着修正,给出适用于制动工况下的轮轨低黏着模型;基于Matlab/Simulink和AMESim的联合仿真,进行紧急制动工况下的制动防滑控制仿真分析,并与试验数据进行对比,验证所改进低黏着模型的有效性和实用性;提出基于速度差的统计指标,可对制动防滑控制过程的仿真有效性进行评估。结果表明,改进的黏着模型符合规范BS EN 15595—2018的黏着曲线仿真要求,方法简洁,计算高效,涉及参数较少,更好地再现了制动工况下轮轨间的低黏着状态,且能够直接应用到列车制动过程中的防滑控制实时仿真。

关键词： 柔性轮对   重载货车   车轮失圆   安全性  

摘要： 为研究重载货车振动特性,以我国轴重最大的某型30 t轴重重载货车为研究对象。首先采用有限元方法建立了轮对的弹性模型,进而在UM软件中进行总体集成,建立了考虑与不考虑轮对弹性的货车刚体模型以及刚柔耦合振动模型。然后选取径向偏差较大的某30 t重载货车车轮,采用与之对应的镟修后三个月、一年后和一年半后运营时间段的车轮多边形数据,从轮轨力的时域以及频域的角度分析车轮失圆对轮轨作用力的影响;并对两种模型曲线通过性做了研究。通过对结果分析可知,轮对的柔性结构能够一定程度上缓和了车辆与钢轨的刚性作用。随着车轮失圆加深,两种模型的差别向高阶发展,随着运行时间的增长,轮轨力表现更为强烈。说明车轮失圆极大程度的影响了轮对的柔性结构。

关键词： 轮轨材料   重载列车   黏着系数   滑差   磨损  

摘要： 在自行研制的小型轮轨滚动磨损实验机上,以CL60车轮钢和U71Mn钢轨钢配副为研究对象,通过控制轮轨的转速,研究滑差对重载列车轮轨黏着特性与表层损伤的影响。结果表明:滑差对轮轨黏着特性存在显著影响,在所测试的若干工况下,随滑差增大,轮轨黏着系数增大;滑差影响轮轨的磨损量,随滑差增大,轮轨磨损量增加;轮轨表面硬度随滑差增大提高;不同滑差下轮轨表面磨损机制不同,纯滚动摩擦时轮轨以疲劳损伤为主;随滑差的增加,轮轨表面磨损机制由轻微的疲劳磨损转变为黏着磨损。此外,在相同滑差下,车轮表面损伤程度较钢轨严重。

关键词： 刚柔耦合   轮轨冲击   踏面损伤   车轮扁疤限值   多体动力学  

摘要： 为探究列车车轮旧扁疤对轮轨冲击的影响规律,建立了考虑柔性轮对的高速动车刚柔耦合模型和有限元扁疤损伤接触模型。分析了不同位置分布的单或双扁疤对轮轨冲击的影响,以避免车辆运行状态下发生跳轨冲击,保证运营安全,并为高速动车组安全运行时车轮损伤限值确定提供依据。分析结果表明:旧单扁疤产生的轮轨垂向冲击力随车速的增大先增大后减小,在100 km/h处达到峰值;速度为100~200 km/h时,当双扁疤间隔70°以下时,第一旧扁疤对第二旧扁疤有增益作用,当间隔70°以上时,增益明显减少,可视作独立扁疤;当车轮存在长度为30 mm的双扁疤时,车轮发生跳轨后最大冲击应力可以达到1059 MPa。

关键词： 有限元   弹性分析   塑性分析   偏斜分析  

摘要： 目的基于低速重载工程机械运行速度慢、载重量大等特点,对其进行定义,并提出关于其轮轨接触问题的解决办法。方法利用APDL语言建立轮轨接触分析参数化模型,通过非线性有限元接触分析技术对无轮缘车轮和轨道与有轮缘车轮和轨道进行对比分析;并通过Von-Mises应力云图对安装误差引起的偏斜运行轮轨结构进行分析。结果在轮轨结构横向截面与纵向截面的接触区域有塑性变形的产生,应力值降低且扩散面积增大;对无轮缘轮轨结构接触区和双轮缘轮轨结构接触区在相同的条件进行分析,无轮缘车轮-轨道的应力值明显更小;垂直偏斜对接触应力的变化影响较小,但长期接触会导致轨道或车轮单侧磨损;侧向力作用下会导致轮轨结构接触状态变差。结论在低速重载的工作条件下,轮轨结构材料接触应力值较小,易塑性变形;在相同的工作状态下,对无轮缘车轮-轨道结构与双轮缘车轮-轨道结构的接触区域进行对比,无轮缘车轮-轨道结构的最大接触应力值较小;低速重载工程机械的车轮垂直偏斜和运行过程的侧向力作用下的偏载,对整机运行稳定性产生较大影响。

关键词： 铁路   轮轨滚动接触   车轮不圆顺   显式有限元法   动态效应   数值仿真  

摘要： 高速轮轨滚动接触行为涉及几何、材料和接触非线性,动态效应显著,加之轮轨缺陷引起的接触不平顺等诸多因素的耦合影响,以及轮轨缺陷的尺寸、形状、位置和分布的随机性特点,给准确求解高速轮轨系统的动态响应带来极大挑战。针对上述诸多困难,以车轮不圆顺为例,提出将其转换为轮轨接触位移不平顺的动态有限元仿真方法,该方法在考虑轮轨系统强非线性特征和动态效应影响的同时,能够较好地表征缺陷的随机性特点,并能够有效地求解轮轨接触应力/应变状态。

关键词： 钢轨打磨   轮轨型面匹配   车辆-轨道动力学   轮轨滚动接触   车辆系统动力学  

摘要： 为研究不同钢轨打磨处理和轮轨型面匹配对轨道结构振动特性影响,以国内某型号动车组和CRTSⅢ无砟轨道板为对象,基于车辆-无砟轨道-路基耦合系统动力学,借助于Ansys和UM软件建立动力学模型,分析不同速度下轮轨型面匹配对轨道板振动特性的影响。结果表明:轮轨型面磨耗会对接触特性产生显著影响,从单点接触变为多点接触,等效锥度和接触角增大,同时对轨道板结构的振动特性产生不同程度的影响。通过对钢轨进行打磨,可有效改善轮轨接触特性,轨道板的振动位移与加速度峰值下降,为打磨目标型面的后续改进提供指导。

关键词： 轮轨   摩擦磨损   数值仿真   温度场  

摘要： 以轮轨为研究对象,基于摩擦磨损实验和数值仿真技术,分析载荷、速度及材料对轮轨温度场的影响。通过仿真结果与实验结果对比,验证了有限元仿真分析方法解决复杂非线性摩擦学问题的可行性。

关键词： 弹性车轮   橡胶元件   轮轨关系   接触应力   相关系数   刚度  

摘要： 为分析压剪复合型弹性车轮轮毂与轮芯之间橡胶元件对轮轨接触关系的影响,基于Abaqus仿真软件建立弹性车轮轮轨接触应力分析有限元模型,建立分别采用弹性车轮和刚性车轮的车辆动力学模型,分析直线和曲线上橡胶元件变形及对轮轨接触位置分布的影响。结果表明:弹性车轮轮轨接触面积较刚性车轮轮轨接触面积增加16.87%,最大接触压力降低了3.54%,轮轨最大Mises等效应力降低4.50%。直线工况下弹性车轮橡胶元件变形对轮轨接触位置分布几乎没有影响。曲线工况下橡胶元件的轴向刚度和偏转刚度对轮轨接触关系影响较大。为了避免异常轮轨磨耗,建议轴向刚度取值20~40 MN/m,偏转刚度取值在1.5 MN·m/rad以上。