考虑轮轨磨耗的货车车辆横向稳定性研究与分析
发布时间：2020-12-26 07:32
国民经济的快速发展为我国铁路行业的发展奠定了基础,我国对于铁路运输的需求不断上升,安全性是铁路运输首先要考虑的问题。在轨道交通运输中,车辆的横向稳定性是车辆运行安全性的热点问题。轮轨磨耗是轮轨关系较为突出的问题,影响车辆运行的安全性、平稳性等。研究轮轨磨耗问题是改善轮轨之间作用力、提高车辆运行横向稳定性的前提。本文首先阐述了国内外目前轮轨磨耗的研究情况,车辆横向稳定性的研究以及轮轨磨耗对车辆横向稳定性研究状况,明确了本文研究分析的目的与意义。在此基础上从理论上介绍了轮轨磨耗的知识、轮轨接触参数以及横向稳定性的评价标准,通过多体动力学软件UM建立采用K6型转向架的C70型货车车辆模型、轨道模型、线路模型、轨道不平顺激励等。然后利用UM软件对建立的模型进行仿真分析。匹配踏面类型为LM型踏面和标准的60kg/m钢轨为标准的轮轨接触关系,通过对比标准轮轨与磨耗轮轨踏面、钢轨、接触角、等效锥度在不同工况下的变化规律,进一步分析了轮轨磨耗对车辆横向稳定性的影响规律,包括轮对、轨道以及轮轨接触的磨耗规律,从而探究轮轨磨耗对车辆横向稳定指标的影响规律,例如车辆蛇形临界速度等。本文分析研究结果表明:车轮...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磨耗形式压力及蠕滑率
考虑轮轨磨耗的货车车辆横向稳定性研究与分析-8-动圆半径r0。滚动圆半径、踏面曲率半径、轨头断面曲率半径、接触角等几何参数主要影响车辆动力学性能。轮对与钢轨不断的相对运动是轨道车辆运动的实质，通过上文可知轮轨接触关系的多样性会导致左右轮对滚动圆半径的不同、轮轨接触几何参数的不同。因而，当轮轨匹配型面确定时，轮轨接触参数也就确定了。左右轮对滚动圆半径和接触角与轮对横移量之间是比较重要的关系。如图2.2所示为轮轨接触参数示意图。图2.2轮轨接触参数示意图Figure2.2Contactparametersofwheel-rail2.5车轮踏面将车轮与轨头的接触面定义为车轮踏面，车轮踏面的主要作用是可以在车轮通过曲线工况时，使车轮与轨道的相互作用力降低，这样在车辆通过曲线时可以使轮对与钢轨较少的产生磨耗。车轮踏面是蛇行运动的关键，车轮踏面锥度的大小与蛇行运动的相对关系反映是车辆曲线通过能力。为了对达到车轮踏面锥度与蛇行运动最优化的目的，就会尽可能的增大车轮踏面锥度。车轮踏面锥度的增大可以对曲线通过能力、轮对自动对中能力产生积极的作用。最开始使用的车轮踏面是锥形踏面，但是锥形踏面在车辆运行时产生的磨耗较严重，车轮更换周期较短，这不利于车辆运行的经济型。随着铁路技术的发展，相关技术人员设计出了磨耗型踏面。磨耗型踏面顾名思义实在车轮磨耗后产生的踏面，这种踏面与钢轨的匹配性较好。因此可以提高轮对的使用时间，缩小了车辆运营成本。一些欧洲国家匹配其钢轨情况设计了符合自身条件的磨耗型踏面。合适的轮轨匹配关系可以有效地降低轮轨磨耗，节约经济成本，提高车辆运行质量和承载能力，满
兰州交通大学硕士学位论文-9-足货车车辆在铁路行业速发展的需求。通过比较各国的运行情况磨耗型踏面除了能够降低轮轨磨耗，还可以降低轮缘力。LM和LMA型磨耗型踏面我国铁路部门常用的磨耗型踏面类型。其中，前者一般用于速度160公里线路的车辆，后者一般用于速度200km/h的高速线路。车辆轮缘参数不同轮缘的形状不同，因而轮对的导向能力存在差异。因此车轮外形设计多样。如图2.3所示为几种不同类型踏面轮轨匹配图；表2.1给出了几种不类型的踏面参数。表2.1几种不同类型踏面参数Tab2.1Differenttypestreadparameters踏面类型轮缘厚度/mm轮缘高度/mm轮缘形状限度/mmTB322510.0LMA32289.8LM322710.7XP5532.52911.0S1002322810.8JM333011.0图2.3几种不同类型踏面匹配图Figure2.3Severaldifferenttypesoftreadpatterns2.6车轮型面的等效锥度等效锥度在描述轮轨接触几何关系占据重要的地位。在忽略阻尼力和弹簧力的作用力的情况下，利用锥形型面等效锥度计算蛇形运动的方程如式（2.5）：
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速车辆动态脱轨临界状态评判方法[J]. 孙丽霞,姚建伟,成棣,李红梅,崔潇. 中国铁道科学. 2020(02)
[2]铁道车辆二自由度系统非线性振动定量分析[J]. 王业,曾京,杨润芝,韩辰辰,黄立. 铁道机车车辆. 2020(01)
[3]高速铁路轮轨关系现场试验方案设计研究[J]. 侯茂锐,方兴,常崇义,胡晓依,刘丰收,董孝卿,王树国,涂英辉,郭涛. 中国铁路. 2018(01)
[4]地铁车轮磨耗对轮轨接触特性及动力学性能的影响[J]. 陆文教,陶功权,王鹏,付青云,关庆华,温泽峰. 工程力学. 2017(08)
[5]基于横向稳定性的快速货车转向架研究[J]. 王世俊,马波. 甘肃科技纵横. 2017(01)
[6]轮轨非线性几何接触对铁道车辆稳定性影响的研究[J]. 张海,周新建,王成国,肖乾,林凤涛. 城市轨道交通研究. 2015(09)
[7]轨道车辆动力学仿真所面临的挑战[J]. Jerry Evans,张生,于巧峰,王忠,马卫华. 国外铁道车辆. 2015(01)
[8]高速车辆车轮磨耗与轮轨接触几何关系的研究[J]. 王忆佳,曾京,罗仁,吴娜. 振动与冲击. 2014(07)
[9]武广客专动车组车轮磨耗及振动性能跟踪研究[J]. 刁晓明,朱韶光,董孝卿. 铁道机车车辆. 2013(02)
[10]车辆系统横向运动稳定性评判的数值仿真研究[J]. 贾璐,曾京,池茂儒. 铁道车辆. 2011(09)
博士论文
[1]轮轨滚动接触力学分析及疲劳寿命预测方法研究[D]. 黄龙文.华东理工大学 2018
[2]高速列车横向运动稳定性和动态脱轨理论分析及评价方法研究[D]. 孙丽霞.中国铁道科学研究院 2014
硕士论文
[1]高速动车组车轮磨耗对振动特性的影响[D]. 邹志锋.华东交通大学 2018
[2]钢轨廓形对机车车辆动力学性能的影响研究[D]. 李怡然.西南交通大学 2018
[3]基于多参数仿真的铁路货车蛇形运动与分岔特性研究[D]. 王世俊.兰州交通大学 2017
[4]铁道车辆动力学特性分析[D]. 路兵.兰州交通大学 2016
本文编号：2939292
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磨耗形式压力及蠕滑率
考虑轮轨磨耗的货车车辆横向稳定性研究与分析-8-动圆半径r0。滚动圆半径、踏面曲率半径、轨头断面曲率半径、接触角等几何参数主要影响车辆动力学性能。轮对与钢轨不断的相对运动是轨道车辆运动的实质，通过上文可知轮轨接触关系的多样性会导致左右轮对滚动圆半径的不同、轮轨接触几何参数的不同。因而，当轮轨匹配型面确定时，轮轨接触参数也就确定了。左右轮对滚动圆半径和接触角与轮对横移量之间是比较重要的关系。如图2.2所示为轮轨接触参数示意图。图2.2轮轨接触参数示意图Figure2.2Contactparametersofwheel-rail2.5车轮踏面将车轮与轨头的接触面定义为车轮踏面，车轮踏面的主要作用是可以在车轮通过曲线工况时，使车轮与轨道的相互作用力降低，这样在车辆通过曲线时可以使轮对与钢轨较少的产生磨耗。车轮踏面是蛇行运动的关键，车轮踏面锥度的大小与蛇行运动的相对关系反映是车辆曲线通过能力。为了对达到车轮踏面锥度与蛇行运动最优化的目的，就会尽可能的增大车轮踏面锥度。车轮踏面锥度的增大可以对曲线通过能力、轮对自动对中能力产生积极的作用。最开始使用的车轮踏面是锥形踏面，但是锥形踏面在车辆运行时产生的磨耗较严重，车轮更换周期较短，这不利于车辆运行的经济型。随着铁路技术的发展，相关技术人员设计出了磨耗型踏面。磨耗型踏面顾名思义实在车轮磨耗后产生的踏面，这种踏面与钢轨的匹配性较好。因此可以提高轮对的使用时间，缩小了车辆运营成本。一些欧洲国家匹配其钢轨情况设计了符合自身条件的磨耗型踏面。合适的轮轨匹配关系可以有效地降低轮轨磨耗，节约经济成本，提高车辆运行质量和承载能力，满
兰州交通大学硕士学位论文-9-足货车车辆在铁路行业速发展的需求。通过比较各国的运行情况磨耗型踏面除了能够降低轮轨磨耗，还可以降低轮缘力。LM和LMA型磨耗型踏面我国铁路部门常用的磨耗型踏面类型。其中，前者一般用于速度160公里线路的车辆，后者一般用于速度200km/h的高速线路。车辆轮缘参数不同轮缘的形状不同，因而轮对的导向能力存在差异。因此车轮外形设计多样。如图2.3所示为几种不同类型踏面轮轨匹配图；表2.1给出了几种不类型的踏面参数。表2.1几种不同类型踏面参数Tab2.1Differenttypestreadparameters踏面类型轮缘厚度/mm轮缘高度/mm轮缘形状限度/mmTB322510.0LMA32289.8LM322710.7XP5532.52911.0S1002322810.8JM333011.0图2.3几种不同类型踏面匹配图Figure2.3Severaldifferenttypesoftreadpatterns2.6车轮型面的等效锥度等效锥度在描述轮轨接触几何关系占据重要的地位。在忽略阻尼力和弹簧力的作用力的情况下，利用锥形型面等效锥度计算蛇形运动的方程如式（2.5）：
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速车辆动态脱轨临界状态评判方法[J]. 孙丽霞,姚建伟,成棣,李红梅,崔潇. 中国铁道科学. 2020(02)
[2]铁道车辆二自由度系统非线性振动定量分析[J]. 王业,曾京,杨润芝,韩辰辰,黄立. 铁道机车车辆. 2020(01)
[3]高速铁路轮轨关系现场试验方案设计研究[J]. 侯茂锐,方兴,常崇义,胡晓依,刘丰收,董孝卿,王树国,涂英辉,郭涛. 中国铁路. 2018(01)
[4]地铁车轮磨耗对轮轨接触特性及动力学性能的影响[J]. 陆文教,陶功权,王鹏,付青云,关庆华,温泽峰. 工程力学. 2017(08)
[5]基于横向稳定性的快速货车转向架研究[J]. 王世俊,马波. 甘肃科技纵横. 2017(01)
[6]轮轨非线性几何接触对铁道车辆稳定性影响的研究[J]. 张海,周新建,王成国,肖乾,林凤涛. 城市轨道交通研究. 2015(09)
[7]轨道车辆动力学仿真所面临的挑战[J]. Jerry Evans,张生,于巧峰,王忠,马卫华. 国外铁道车辆. 2015(01)
[8]高速车辆车轮磨耗与轮轨接触几何关系的研究[J]. 王忆佳,曾京,罗仁,吴娜. 振动与冲击. 2014(07)
[9]武广客专动车组车轮磨耗及振动性能跟踪研究[J]. 刁晓明,朱韶光,董孝卿. 铁道机车车辆. 2013(02)
[10]车辆系统横向运动稳定性评判的数值仿真研究[J]. 贾璐,曾京,池茂儒. 铁道车辆. 2011(09)
博士论文
[1]轮轨滚动接触力学分析及疲劳寿命预测方法研究[D]. 黄龙文.华东理工大学 2018
[2]高速列车横向运动稳定性和动态脱轨理论分析及评价方法研究[D]. 孙丽霞.中国铁道科学研究院 2014
硕士论文
[1]高速动车组车轮磨耗对振动特性的影响[D]. 邹志锋.华东交通大学 2018
[2]钢轨廓形对机车车辆动力学性能的影响研究[D]. 李怡然.西南交通大学 2018
[3]基于多参数仿真的铁路货车蛇形运动与分岔特性研究[D]. 王世俊.兰州交通大学 2017
[4]铁道车辆动力学特性分析[D]. 路兵.兰州交通大学 2016
本文编号：2939292
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