輪軌粘著模擬數(shù)值計(jì)算研究.pdf

1、隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高速與重載鐵路成為鐵路發(fā)展的主要方向。列車在運(yùn)行中，其牽引和制動(dòng)都是通過輪軌接觸斑間的切向力來實(shí)現(xiàn)的，即輪軌粘著。目前輪軌粘著研究的主要任務(wù)是找出最佳的粘著接觸點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行控制，來提高牽引和制動(dòng)時(shí)力的利用率。
　　本文應(yīng)用Carter的二維滾動(dòng)接觸理論和粗糙面之間的穩(wěn)態(tài)部分彈流的理論，使用數(shù)值的方法在不同粘度接觸介質(zhì)條件下時(shí)，應(yīng)用Patir和Cheng的平均流量的模型進(jìn)行假設(shè)，建立起輪軌的二維粘著的數(shù)值模型，并

2、使用多重網(wǎng)格的方法對(duì)其進(jìn)行了求解，研究了滾動(dòng)速度、軸重、粘度等對(duì)粘著力和油膜厚度的影響；并應(yīng)用CONTACT接觸理論計(jì)算了我國現(xiàn)用的兩種車輪踏面在運(yùn)行中，各種影響因素如曲線半徑、橫向位移、搖頭運(yùn)動(dòng)和軸重對(duì)輪軌接觸斑面積的影響，及其中粘/滑區(qū)面積占總面積的比重，得到了如下的結(jié)論：
　　1.隨著粘度和滾動(dòng)速度的增大，無量綱流體動(dòng)壓力P增大，無量綱粗糙峰接觸壓力Pα減小，Pα與無量綱總壓力W的比值(Pα/(W-))降低，輪軌之間的粘著系

3、數(shù)下降，無量綱中心膜厚和最小膜厚都增大，將提高油膜的承載能力；隨著軸重的增大，無量綱流體動(dòng)壓力P變化甚微，無量綱粗糙峰接觸壓力Pα與無量綱總壓力(W-)的比值(Pa/(W-))增大，輪軌之間的粘著系數(shù)增大，無量綱中心膜厚幾乎無變化，無量綱最小膜厚減小。
　　2.對(duì)于磨耗型踏面和錐形踏面，軌道曲線半徑對(duì)輪軌接觸斑內(nèi)粘/滑區(qū)面積的分布有較大影響。小曲線半徑時(shí)，車輪基本處于滑動(dòng)狀態(tài)，易導(dǎo)致出軌，車輪在直線軌道上行進(jìn)時(shí)，較為安全，且錐形踏

4、面的總面積和最小安全曲線半徑值都大于磨耗型的對(duì)應(yīng)值：列車橫移量對(duì)輪軌接觸斑面積影響較大，當(dāng)橫移量超過10mm時(shí)，接觸面積驟減，且接觸斑內(nèi)粘著所占比重也下降嚴(yán)重，磨耗型踏面的接觸面積受橫移量影響較大，而錐形則較小，粘/滑比重隨橫移量變化趨勢基本相同；輪對(duì)搖頭角對(duì)輪軌接觸面積影響較小，隨著搖頭角的變化，接觸斑總面積變化很小，當(dāng)搖頭角大于0.4°時(shí)，粘著占總面積比重迅速減小到零，對(duì)于兩種踏面，輪對(duì)搖頭角對(duì)于接觸斑總面積和粘/滑比重的影響相同；