重載貨車車輪磨耗及其動(dòng)力學(xué)影響研究.pdf

1、大秦鐵路是中國(guó)西煤東運(yùn)的主要通道，為最大限度發(fā)揮其運(yùn)輸功能以緩解煤炭運(yùn)輸壓力，鐵道部對(duì)大秦鐵路實(shí)施了擴(kuò)能技術(shù)改造，增開(kāi)大軸重列車。同時(shí)新建重載專線，30t軸重貨車的研制和運(yùn)行正在逐步進(jìn)行當(dāng)中，大軸重貨車的輪軌動(dòng)態(tài)相互作用及輪軌磨耗問(wèn)題的研究更具現(xiàn)實(shí)意義。鐵道車輛是借助輪軌相互作用力來(lái)實(shí)現(xiàn)列車牽引，而軸重增加將使輪軌動(dòng)力作用增大，加劇輪軌磨耗并導(dǎo)致車輪踏面形狀改變，從而影響重載列車的動(dòng)力學(xué)性能如行車安全性、穩(wěn)定性等，同時(shí)增加車輛和線路的養(yǎng)

2、護(hù)維護(hù)工作。車輪磨耗是重載列車研究的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，掌握其磨耗規(guī)律對(duì)提高車輛長(zhǎng)期運(yùn)用的可靠性、降低運(yùn)輸成本具有重大意義，是發(fā)展重載運(yùn)輸亟待解決的問(wèn)題。
　　 論文的主要工作如下:
　　 建立包含60個(gè)自由度的30t軸重貨車非線性動(dòng)力學(xué)模型，討論不同軌道結(jié)構(gòu)模型（等效集總參數(shù)模型、剛性軌道結(jié)構(gòu)模型），輪軌接觸幾何關(guān)系計(jì)算方法（在線計(jì)算、查表計(jì)算）及輪軌接觸力計(jì)算方法（約束接觸、彈性接觸）的對(duì)踏面磨耗分布的影響。仿真結(jié)果非常接

3、近，不同軌道結(jié)構(gòu)模型，輪軌接觸幾何關(guān)系計(jì)算方法，輪軌接觸力計(jì)算方法的對(duì)磨耗分布的影響甚小。
　　 建立基于Archard模型的整體磨耗函數(shù)和局部磨耗函數(shù)，對(duì)比二者計(jì)算結(jié)果差異。結(jié)果顯示相同工況下整體磨耗函數(shù)計(jì)算結(jié)果大于局部磨耗函數(shù)一倍左右，因此在計(jì)算磨耗分布時(shí)應(yīng)采用局部接觸函數(shù)。
　　 研究大秦線長(zhǎng)大坡道制動(dòng)及牽引工況下的車輪踏面磨耗情況，并與直線線路惰行工況的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明，制動(dòng)及牽引工況下的踏面磨耗對(duì)整條

4、線路的車輪踏面磨耗分布結(jié)果影響不大，由于制動(dòng)工況需要仿真一個(gè)完整的制動(dòng)循環(huán)，計(jì)算耗時(shí)巨大，故在研究整條線路的車輪踏面磨耗時(shí)可以忽略。
　　 研究大秦線上一定里程內(nèi)(30萬(wàn)公里)的車輪踏面磨耗情況，輪軌接觸幾何關(guān)系變化和磨耗對(duì)動(dòng)力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)車輪磨耗深度達(dá)到一定值后，磨耗將出現(xiàn)一個(gè)穩(wěn)定區(qū)間，該區(qū)間內(nèi)單個(gè)磨耗步的磨耗深度、磨耗范圍和磨耗趨勢(shì)較為一致，且整個(gè)磨耗區(qū)間上磨耗分布均勻。磨耗后車輛系統(tǒng)穩(wěn)定性和平穩(wěn)性惡化，臨界速