机车轮缘使用固体材料润滑的效果

为了降低轮—轨间的磨耗量,方法之一就是对其的接触面进行润滑。固体材料黄铜能最大限度地满足这些要求。文章介绍了在轮缘表面涂覆含铜物质的方法、设备和效果。     

通过轮轨界面摩擦管理降低轨道横向力

作为探讨轮轨相互作用系列文章中的第二篇,分析了列车通过曲线时作用在轮轨接触面上的横向作用力和垂向作用力及其对轮对导向性能、轮轨磨耗和车辆运行安全性的影响。结合国内外客、货运铁路的实际应用经验,探讨如何通过轮轨界面摩擦管理降低轮对横向力,达到降低列车脱轨风险、减缓轨道结构伤损和减小钢轨与车轮磨耗的目的。     

驾驶模式对轮对异常磨耗的影响

南京地铁车辆轮对磨耗情况严重.原因除轮、轨匹配的因素外,还发现制动系统可能存在过度的问题.通过不同驾驶模式下踏面外形的对比,分析认为:踏面凹陷磨损的问题和制动过于频繁有一定关系,要改善踏面凹痕磨耗还需要从轮轨接触面考虑,为彻底解决异常磨耗问题,只需要设计踏面外形.     

提速客车制动技术（4）

15 制动粘着系数 15.1 影响制动粘着系数的因素及各国制动粘着系数 列车的制动过程实际上就是施加的制动力和外界给车辆的粘着力达到平衡的过程,只要施加在轮对上的制动力不大于粘着力则车辆的轮对不会被抱死,就不会产生滑行.反之,轮对被抱死则会产生滑行.当车辆设计定型后,车辆的各级制动力就不会改变了,也就是说在制动过程中车辆的制动力就不能随着轮轨的制动粘着情况来改变了.而轮轨之间的粘着力则时刻随轮轨接触面的状态、轴重转移等因素而变化.     

轮轴压装损伤的宏、微观特征和形成机理

描述了轮轴压装损伤的宏观特征是鱼鳞片带和挤压包,微观特征是粘着纹、流变层和微观鱼鳞片;介绍了轮轴压装损伤模拟试验;研究结果说明:严重压装损伤的物理本质是车轴轮座和车轮轮毂孔的压装接触面未形成良好的润滑油膜,或者润滑油膜被破坏,造成压装推进过程中滑动摩擦转变为“粘着效应”所致。     

重载铁路网采用摩擦改进剂改善轮-轨摩擦状态

轮-轨润滑技术在客运和轻负荷货运铁路已广泛使用,但在重载运输铁路网尚未大量采用。文章介绍了轮轨接触面(包括车轮踏面/轨顶和轮缘/轨距面)的摩擦状态改进技术。试验与成本效益分析结果表明,该技术同样适用于重载运输铁路。     

泥皮对花岗岩残积土与结构接触面力学特性影响的试验研究

钻孔灌注桩在铁路桥梁中被广泛采用,但施工中残留泥皮难以避免。利用土工直剪仪对夹有泥皮的花岗岩残积土与混凝土板接触面的力学特性进行试验研究,分析泥皮厚度和含水率对接触面抗剪特性的影响。结果表明:随着泥皮厚度的增大,接触面的抗剪强度下降,接触面土体的剪胀性降低;法向应力越大,接触面抗剪强度降低的幅度越大;泥皮不存在时,接触面的抗剪以摩擦为主,而泥皮存在时,接触面的抗剪作用力以黏聚力为主;增大泥皮含水率和增大法向应力均会导致接触面土体的剪胀性降低,含水率对接触面摩擦角的影响大于对黏聚力的影响。     

红黏土—混凝土光滑接触面直剪试验研究

利用大型直剪仪对土—混凝土接触面的应力应变特性进行研究,研究不同法向应力条件下光滑接触面的剪切变形特性,并构建相应的剪切本构模型。试验结果表明:接触面τ-δ关系曲线为峰值型,但是随着法向应力的增大,峰值趋势减缓。光滑接触面剪切破坏强度符合摩尔-库伦破坏强度理论,光滑接触面的黏聚力和摩擦角小于红黏土自身,阐述了接触面破坏的原因。通过对光滑接触面的剪胀(缩)特性研究,发现存在区分剪胀和剪缩的临界法向应力,并给出了计算方法。此外,探讨直剪试验双曲线模型参数的确定方法,求出适合的双曲线参数,通过该模型可以求得一定法向应力范围内任意双曲线模型参数。     

三种高速轮对型面的性能比较

为分析我国轮轨技术条件下LMa、S1002和XP55高速轮对型面特性,进行了稳态轮轨非赫兹滚动接触计算和车辆一轨道系统耦合动力学计算.非赫兹滚动接触计算表明:LMa型面轮对接触斑面积大,压力平坦,接触应力、轮轨接触面滑动量和摩擦功较小;S1002型面在轮对小幅横移时接触斑面积最大,但随轮对横移量增大迅速减小,接触斑压力起伏较大,接触应力、滑动量和摩擦功最大;XP55型面接触斑面积小,接触斑压力、接触应力、接触斑滑动量和摩擦功高.车辆一轨道耦合动力学仿真表明:LMa型面的车辆蛇形运动临界速度最高,S1002型面最低;LMa型面曲线通过性能最优;轨道随机不平顺激励下,S1002型面轮对横向晃动最大,SL002、XP55型面可出现轮缘接触现象;3种型面与钢轨形成的接触区域均很狭窄;XP55型面动态脱轨系数瞬态值较高.结果表明,SL002型面不适用于我国1 353 mm轮对内侧距,XP55型面性能欠佳,LMa型面最好.     

大直径盾构隧道分块型K管片接触面力学性能的试验研究

利用单圆大直径盾构隧道扩建地铁车站时,采用了预先分为3块的分块型K管片.为了研究分块型K管片接触面的力学性能,按照接触面保留原型、边界由弧形简化为矩形的原则制作试件,在实验室进行加载试验.试验结果表明:当组合荷载达到一定值时,分块间接触面达到滑移临界点,此时接触面间的摩擦由静摩擦变为滑动摩擦,接触面间产生相对位移,混凝土和螺栓的应变陡增,螺栓被卡住.结合试验建立试件的三维几何非线性接触数值模型,对接触面达到滑移临界点时的组合荷载进行模拟分析,得到分块型K管片不同材料接触面的临界轴力弯矩组合包络线,用以判断不同轴力弯矩组合对分块型K管片结构稳定性的影响,为扩挖车站结构的设计与施工提供理论指导和参考.     

螺栓连接结构接触面刚度仿真分析

螺栓连接结构中存在很多接触面,接触面的特性是影响结构整体特性的重要因素,因此对螺栓连接结构接触面进行研究具有重要意义。以探究螺栓连接结构接触面刚度为目标,通过建立带防松垫圈的螺栓连接结构,提取特殊接触面间的接触刚度;建立带有实际螺纹结构的螺栓连接结构有限元模型,通过对螺母施加不同的扭矩来模拟螺栓预紧力的变化;采用显式动力学方法对螺栓拧紧过程进行分析,通过预紧力与变形量之间的关系计算不同预紧力下防松垫圈与被连接件这种特殊接触面之间的接触刚度,结果表明接触刚度呈非线性变化。     

温度影响下透明土-混凝土接触面摩擦力学特性试验研究

基于室内土工试验,针对目前国内外常用的2种透明土材料(熔融石英砂和烘烤石英砂)与混凝土材料之间接触面的摩擦力学特性开展研究,着重分析混凝土温度变化对透明土-混凝土材料接触面摩擦力学特性的影响规律;为了对比分析,开展相同情况下砂土-混凝土材料接触面摩擦力学特性室内试验。研究结果表明,熔融石英砂和烘烤石英砂两种透明土材料-混凝土材料接触面摩擦力学特性与砂土材料-混凝土材料接触面摩擦力学特性相似,说明该2种透明土材料可以较好地模拟天然砂土-混凝土材料接触面特性;温度因素对透明土材料-混凝土材料接触面摩擦力学特性有一定影响,但影响并不明显。     

车轮机加工面对轮轨界面切向力瞬态特性的影响

为了探讨车轮旋修后机加工接触面和钢轨之间以及光滑接触面和钢轨之间的瞬态特性,用一对小型圆柱试样进行了切向力试验,以期研究车轮旋修对车轮爬轨脱轨的影响。     

分块型K管片用于盾构扩挖地铁车站的风险控制

将既有的模型试验研究得到的分块型K管片接触面轴力与弯矩临界包络线,作为分块型K管片用于盾构扩挖车站时的风险控制标准,以埋置深度、施工工况和扩挖错距作为关键影响因素,分析分块型K管片应用于盾构扩挖车站的风险控制问题。结果表明:分块结构的接触面经历了一个由上部区域转移到下部区域,再转移回到上部区域的受压复杂变化过程;扣拱扩挖对接触面的内力影响最大;随着扩挖错距的增大,接触面的内力也逐渐增大,且扣拱错距扩挖对接触面的内力影响较大;对3个关键因素共同作用下的接触面内力进行筛分,得到满足分块型K管片正常使用要求的不同扩挖工况下的埋置深度与临界错距的关系曲线,为分块型K管片应用于盾构扩挖地铁车站的施工风险控制提供理论参考。     

冻结粉细砂与钢板接触面剪切统计损伤模型构建

冻土与结构接触面的损伤分析是解决冻土与结构相互作用问题的关键.以自研大型多功能冻土直剪仪为试验平台,开展不同冻结温度、法向应力、粗糙度条件下人工冻结粉细砂与钢板接触面大型直剪试验,分析不同工况条件下接触面剪应力-剪切位移关系及其变化规律.从岩土材料内部所含缺陷分布的随机性出发,将连续损伤理论和统计强度理论有机结合,构建冻结粉细砂与钢板接触面剪切统计损伤模型,确定模型参数通解.该模型能较好模拟冻土与结构接触面剪切变形中线弹性、应变硬化、应变软化及残余强度等典型特征,能有效考虑冻结温度、法向应力和粗糙度对接触面剪切强度的影响,可为冻土与结构接触面冻结强度预估和数值模拟研究提供基础模型.     

膨胀土与结构物接触面的力学特性试验研究

桩周土的性质是影响桩侧摩阻力最直接的决定因素。膨胀土具有吸水软化的特性,膨胀土中桩侧摩阻力的发挥受膨胀土性质的影响很大。通过改进的直剪仪,对12种不同含水量、不同干密度的膨胀土与混凝土块接触面进行直剪试验,研究膨胀土性质对接触面特性的影响。结果表明:膨胀土与混凝土块接触面的剪切曲线均呈加工软化型,其峰值剪应力、残余剪应力符合Mohr-Coulomb准则,因此可将膨胀土与结构物接触面的剪切曲线简化为三折线曲线;接触面切向刚度系数不随垂直压力而变化,但与膨胀土的性质有关,随干密度的增加而增大,随含水量的增加而减小;接触面的强度指标也随干密度的增加而增大,随含水量的增加而降低。     

接触网补偿棘轮偏斜原因分析与对策

电气化铁路接触网用补偿棘轮在实验室试验及现场使用时,均发现棘轮轮体有偏斜的现象。通过分析补偿棘轮的受力情况得出结论：由于棘轮本身的特殊结构,棘轮在工作时受到的偏心力矩作用,使其发生偏斜。为防止棘轮偏斜,要尽量提高棘轮框架的整体刚度,加大棘轮框架与棘轮轴的接触面,同时棘轮轴要有定位,以抵抗偏心扭矩。     

冻土与混凝土接触面直剪试验研究

为研究冻土与混凝土接触面的力学性质,利用土工粗颗粒土直剪试验系统进行一系列接触面直剪试验。试验得出的平均剪应力-水平位移曲线和垂直位移-水平位移曲线均表现出明显的分段特征。通过不同参数的对比试验,总结垂直压力、温度、含水量对接触面抗剪强度的影响,给出拟合的经验公式。提出接触面峰值抗剪强度和残余抗剪强度的原理,来解释选用不同参数时试验曲线的变化。     

钢管-冻土复合结构受力特性有限元分析

港珠澳大桥拱北隧道施工中采用了"管幕冻结法"这一创新型的隧道预支护施工方法。为了探究钢管-冻土复合结构的破坏模式,基于ANSYS数值软件,对等效实际工况下钢管-冻土复合结构受力特性进行有限元分析,以钢管-冻土接触面抗剪强度包络线和冻土单轴抗拉强度为破坏准则,分别对钢管-冻土接触面和管间冻土的应力状态进行分析。结果表明:等效实际荷载工况下,均不会发生复合结构接触面破坏与管间冻土破坏。但随着荷载的增加,接触面上切向应力增加,管间冻土应力也增加,但切向应力先超过剪切强度包络线,此时管间冻土应力尚在极限强度以下,因此复合结构最先可能出现的破坏模式是由于接触面上钢管与冻土黏聚力不够而发生剪切破坏。     

土-混凝土接触面剪切破坏模式分析

通过对红黏土与混凝土结构进行大型直剪实验,对其剪切过程进行数值模拟,分析了红黏土与混凝土结构接触面的破坏形式。试验结果表明:剪应力-剪位移曲线表现为折线型和双曲线型,分别对应于接触面在剪切过程中存在的滑移破坏和弹塑性破坏2种不同形式,随着混凝土表面粗糙度的增大,接触面的剪切破坏由滑移破坏逐渐向在土体内部形成剪切滑动带的破坏过渡。数值分析结果表明:法向应力较小时,剪切破坏形式主要表现为滑移破坏;随着法向应力的增加,逐渐转变为向土体内部形成剪切滑动带的破坏;并且在相同法向应力作用下,随着接触面粗糙度的增加,土体内部形成的剪切滑动带的厚度增加。