基于磨耗控制的重载铁路钢轨打磨廓型优选研究

发布时间：2024-12-21 06:53

　　 以重载铁路瓦日线为研究对象,对打磨前后钢轨进行跟踪观测,基于轮轨接触磨耗理论及mixed Lagrangian/Eulerian方法建立的高速轮轨稳态滚动接触有限元模型,将4种打磨后钢轨廓形分别与LM车轮匹配,优选出一种最适合瓦日线的钢轨廓形。结果表明:廓形1钢轨质量指数TQI及磨耗速率均最大;当廓形1与LM踏面接触时接触点对分布较为集中,等效锥度最大,接触斑内质量流密度及磨耗功最大值均最大,轮轨间受到应力最大,轮轨磨耗较大;廓形3钢轨质量指数TQI及磨耗速率均最小;当廓形3与LM踏面接触时接触点分布较好,等效锥度最小,接触斑内质量流密度及磨耗功最大值均最小,轮轨磨耗最小。故仅从磨耗控制角度考虑,研究表明廓形3廓形为最优的钢轨打磨廓形。

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【部分图文】：

图1 钢轨廓形

由于部分时间打磨车性能状态及每日工务天窗时间的不同，导致打磨后钢轨廓形有些微差异。钢轨廓形几何特性对轮轨滚动接触特性有着较大的影响[7],4种打磨后钢轨廓形如图1所示，将4种钢轨廓形分别命名为廓形1、廓形2、廓形3、廓形4。由图1可知，打磨后廓形1、廓形2钢轨工作边明显高于廓形3....

图2 轮轨接触点分布图

将LM车轮踏面与4种打磨后钢轨廓形进行匹配，得到4种打磨后轮轨接触点分布，如图2所示。从轮轨接触点分布图可直观地看出，廓形1轨面接触点对较为集中;廓形2、廓形3、廓形4轨面接触点对分布较为均匀。1.3等效锥度变化

图3 等效锥度变化图

式中，为磨耗能量流密度，(N·m)/(s·m2);vx为单元格内纵向滑动速度，m/s2;vy为单元格内横向滑动速度，m/s;τx为单元格内纵向剪切应力，N/m;τy为单元格内横向剪切应力，N/m2。对式(2)进行简化，可得

图4 轮轨稳态滚动接触有限元模型

当轮轨间发生蠕滑时，4种打磨后钢轨廓形与LM车轮踏面相接触，车轮接触斑内的蠕滑力、蠕滑率、磨耗质量流密度、磨耗功均发生较大的变化，如表1所示。由于不考虑横移及冲角，左轮和右轮接触特性几乎相同，故仅对左轮分析。4.1蠕滑特性研究

本文编号：4018583