強(qiáng)側(cè)風(fēng)環(huán)境下鋼軌打磨車(chē)氣動(dòng)特性和運(yùn)行安全性研究.pdf

1、鐵路工務(wù)部門(mén)采用鋼軌打磨列車(chē)可以高效地治理鋼軌傷損。鐵路運(yùn)輸繁忙，為線路維護(hù)提供的“天窗”時(shí)間比較短，這就要求鋼軌打磨車(chē)需要快速到達(dá)作業(yè)區(qū)。鋼軌打磨車(chē)車(chē)頭的造型采用非流線型設(shè)計(jì)，在風(fēng)區(qū)鐵路運(yùn)行時(shí)，強(qiáng)風(fēng)的作用會(huì)使其周?chē)牧鲌?chǎng)發(fā)生突變，受到的氣動(dòng)載荷比較大，可能會(huì)危及鋼軌打磨車(chē)的運(yùn)行安全性。針對(duì)強(qiáng)側(cè)風(fēng)環(huán)境下鋼軌打磨車(chē)的運(yùn)行安全性問(wèn)題，本文基于空氣動(dòng)力學(xué)理論和車(chē)輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論，研究強(qiáng)側(cè)風(fēng)對(duì)鋼軌打磨車(chē)氣動(dòng)特性和運(yùn)行安全性的影響。
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2、文闡述了無(wú)風(fēng)、強(qiáng)風(fēng)、側(cè)風(fēng)和強(qiáng)側(cè)風(fēng)的定義。通過(guò)對(duì)鋼軌打磨車(chē)周?chē)鲌?chǎng)的分析和對(duì)模型的簡(jiǎn)化，基于三維定常不可壓縮N-S方程以及標(biāo)準(zhǔn)k-ε二方程湍流模型在FLUENT軟件中建立鋼軌打磨車(chē)三維湍流模型。通過(guò)多次試算，確定最合適的流體域大小。對(duì)鋼軌打磨車(chē)在無(wú)風(fēng)和強(qiáng)側(cè)風(fēng)兩種情況的流場(chǎng)進(jìn)行模擬，數(shù)值計(jì)算了不同運(yùn)行速度、不同風(fēng)力等級(jí)的鋼軌打磨車(chē)的氣動(dòng)特性，并對(duì)表面壓力分布、流場(chǎng)特性及氣動(dòng)載荷特性進(jìn)行分析，研究了運(yùn)行速度、風(fēng)力等級(jí)對(duì)氣動(dòng)載荷的影響。

3、　　基于計(jì)算多體動(dòng)力學(xué)理論，利用SIMPACK軟件建立鋼軌打磨車(chē)動(dòng)力學(xué)模型。將無(wú)風(fēng)和強(qiáng)側(cè)風(fēng)下作用于鋼軌打磨車(chē)的氣動(dòng)載荷加載到打磨車(chē)動(dòng)力學(xué)模型中，數(shù)值計(jì)算了在不同運(yùn)行速度和風(fēng)力等級(jí)下鋼軌打磨車(chē)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，分析了運(yùn)行速度、風(fēng)力等級(jí)和線路類(lèi)型對(duì)安全性參數(shù)的影響。結(jié)果表明:無(wú)風(fēng)時(shí)，各個(gè)安全性參數(shù)均在GB/T17426-1998范圍內(nèi)，而強(qiáng)側(cè)風(fēng)時(shí)鋼軌打磨車(chē)脫軌系數(shù)、輪重減載率和傾覆系數(shù)出現(xiàn)了超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)限值的情況，鋼軌打磨車(chē)在強(qiáng)側(cè)風(fēng)環(huán)境下的運(yùn)行安全

4、性比無(wú)風(fēng)時(shí)明顯降低;在氣動(dòng)載荷的作用下，背風(fēng)側(cè)的車(chē)輪與鋼軌間發(fā)生擠壓，背風(fēng)側(cè)的輪軌垂向力和脫軌系數(shù)大于迎風(fēng)側(cè)的值;各安全性參數(shù)隨運(yùn)行速度的增加的增幅明顯小于隨風(fēng)力等級(jí)增加的增幅，說(shuō)明風(fēng)力等級(jí)對(duì)安全參數(shù)的影響比運(yùn)行速度對(duì)安全參數(shù)的影響大;比較兩種曲線類(lèi)型的計(jì)算結(jié)果得出，在軌道不平順、氣動(dòng)載荷、向心力和離心力的共同作用下，左曲線線路的安全性參數(shù)隨運(yùn)行速度的增大而增大，右曲線的脫軌系數(shù)和輪重減載率與運(yùn)行速度正相關(guān)，輪軸橫向力、輪軌垂向力和傾覆