正常工作条件下摩擦热对轮轨接触关系的影响

发布时间：2021-03-07 04:24

　　随着我国经济的高速发展,铁路运输系统也迅猛发展。高速化和重载化是铁路发展的重要趋势,在这种发展情况下,轮轨之间的接触机理变得越发复杂,轮轨之间的接触工况日益恶化。轮轨具有复杂的几何形状并且轮轨之间的接触问题为高度的非线性行为,此前对于轮轨之间的接触问题多基于Hertz接触理论,但是由于Hertz接触理论的局限性,并不能真正的揭示轮轨之间的接触状况。随着大型有限元分析的发展,利用有限元分析软件计算轮轨之间的接触应力能够反映实际情况下的轮轨接触应力,为轮轨问题的研究提供可靠的数值依据。本文根据轮轨之间的接触关系,结合轮轨摩擦学、轮轨接触理论、传热学、弹性力学等理论,利用ANSYS建立了三维轮轨接触有限元模型。车轮和钢轨采用了弹性体假设,选取了不同的轮对轴重载荷,模拟了轮轨在静载状态以及纯滚动工况下轮轨接触斑的形状、面积、接触压力及等效应力变化情况,并对纯滚动工况下摩擦热对轮轨接触斑的形状、面积、接触压力及等效应力的影响做了分析。得出了如下结论:（1）在静载状态下,随着轮对轴重的增大,轮轨接触应力也随之增大,轮轨的接触压力大于Hertz理论计算值。轮轨接触斑的形状大体上为椭圆形,但是由于轮轨... 

【文章来源】：兰州交通大学甘肃省

【文章页数】：54 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

“八纵八横”铁路网规划图

各参数如图 1.2 所示：图 1.2 单一圆弧型面轮轨接触示意图1.2.2 轮轨接触理论在车辆动力学研究中，轮轨力是重要的研究对象。在轮轨关系问题研究中，许多理论的研究基础均是轮轨滚动接触蠕滑率/力关系[9]。在确定了轮轨的接触蠕滑率/力之后才可以对轮轨接触问题进行下一步研究，例如对黏着系数和制动问题、轮轨接触表面波浪形态磨损和滚动接触疲劳、脱轨、轮轨噪声等方向的研究[10]。在工程领域目前广泛应用的关于轮轨接触蠕滑率/力的计算模型主要有以下七种：Carter 的二维滚动接触理论模型、Vermeulen-Johnson 无自旋状态下三维滚动接触问题的理论模型、Kalker 线性理论、

y 方向为列车的横向运动方向。椭圆形接触斑又可以等效为矩形接触斑，如图2.1.(b)所示：(a) (b)图 2.1 (a)轮轨接触模型；(b)轮轨等效接触斑根据 Hertz 接触理论对于接触区域的载荷计算为：122222101 byaxP P(2.2)式中 a 是接触斑沿 x 方向的半轴长，b 是接触斑沿 y 方向的半轴长，P0是接触斑的中心位置处的压力，也是接触斑上的最大压力。abPP2π30 (2.3)式中 P 为总压力，即为列车轮对轴重的一半。根据 Hertz 接触理论用矩形面积 2a*b0代替狭长的椭圆。这里 b0是接触斑的横向等效长度，b0=4/3*b。 xaxabyaxabPP，，01π21222221 0(2.4)令 PZ=P/b0，PZ为横向单位长度上的法向作用力


本文编号：3068394