大秦铁路货车车轮磨耗问题的调查与研究

通过对重载货运专线——大秦铁路运行的货车车轮磨耗数据的统计、分析和对铁路货车运用中出现的闸瓦磨耗等问题的分析,将影响铁路重载运输货车车轮磨耗的主要因素归结为:货车轴重、货物周转量、闸瓦质量、车轮硬度及同一轮对两车轮的轮径差。采用车辆动力学仿真方法,研究车轮轮缘磨耗与踏面磨耗间的关系。结论表明,推广应用新型C级钢车轮以提高车轮踏面及轮辋硬度、控制同一轮对两车轮的轮径差、研制新型高摩合成闸瓦等措施是降低车轮踏面磨耗并使车轮踏面磨耗均匀化的有效途径;铁路货车采用状态修的维修管理办法是控制和降低轮缘磨耗发生的有效手段。     

我国重载铁路货车车轮旋修及寿命周期研究

目前重载铁路货车段修时,车轮的旋修率普遍在70%以上,是所有零部件中修理比例最高的。因此车轮是制约车辆相关高级修程的主要零部件,其寿命周期是制定检修周期的基数。为了开展重载铁路货车车轮旋修及寿命周期研究,文章对C₈₀型货车车轮磨耗数据进行了检测、并分析了磨耗原因,总结了车轮的磨耗规律,并以此提出其他零部件的检修周期应以车轮旋修周期为基数,进入检修车间后进行必要的针对修,可有效提高检修效率、减少或避免临修故障,提高列车周转率。     

新材质重载货车车轮性能研究

针对目前我国重载铁路货车车轮运用情况不佳的现实,为提高车轮抗磨耗性能,同时兼顾车轮抗热损伤性能,研究车轮材质,分别确定辗钢重载货车车轮和铸钢重载货车车轮的材质成分设计方案,并试制出车轮样品.对试制的车轮样品分别进行磨耗性能研究、力学性能与微观组织分析、抗热损伤性能研究.结果表明:试制的辗钢车轮样品抗磨耗性能和强度分别比普通CL60辗钢车轮提高约4O%和25%,铸钢车轮样品抗磨耗性能和强度分别比普通ZL-B铸钢车轮提高约3O%和25%;2种车轮样品的显微组织均为细珠光体与少量沿晶界分布的铁素体;2种车轮的抗热损伤性能均可满足我国重载货车实际运用条件要求.     

重载货车侧向通过固定辙叉的动力学响应

针对大秦(大同—秦皇岛)重载铁路高锰钢固定辙叉磨耗严重问题,建立车辆-道岔系统动力学模型,比较车轮不同磨耗程度下重载货车侧向通过固定辙叉时的车轮滚动圆半径、轮轨垂向力、轮轨横向和纵向蠕滑力、货车过叉平顺性等动力学响应,分析不同轮叉型面的匹配规律。结果表明:当车辆由翼轨向心轨过渡时,标准车轮与磨耗初期车轮滚动圆半径突变值在4.3～6.5 mm,磨耗中后期车轮滚动圆半径突变值降低50%,减小了对辙叉的磨损,同时磨耗中后期车轮的轮轨垂向力较标准型车轮减小近1/2,降低了对心轨的垂向冲击;标准车轮与磨耗初期车轮对标准辙叉磨损较大,磨耗中后期车轮通过辙叉时各动力学性能指标均较理想,有利于改善轮叉间的相互作用。     

铁路货车车轮伤损及踏面磨耗规律的研究

针对提速货车环行线120km／h可靠性试验中车轮损伤和磨耗的统计数据,研究探索规律,分析车轮损伤与运用里程的关系,提出现有我国主型货车在运用一个段修期后,将有15％的车轮由于损伤需要旋轮或更换,将成为重载提速后车辆临修的主要故障之一;对于车轮磨耗,根据环行线不同轴重车辆35万km试验运行里程的车轮磨耗数据,计算出车轮踏面圆周平均磨耗率并推出车轮圆周磨耗量推算经验公式,并结合大秦线调研数据对我国今后将发展的新一代货车车轮圆周磨耗量进行计算预测。     

重载货车车轮踏面垂直磨耗原因分析及改进

分析总结了大秦线重载货车车轮磨耗的原因,并针对解决大秦线车轮非正常磨耗提出几点建议。     

25 t轴重重载货车车轮强度分析

根据UIC和欧洲EN的有关标准确定车轮的机械载荷及载荷工况,考虑到轮轴过盈配合,计算了25 t轴重重载货车磨耗到限车轮的应力,并对该车轮进行了静强度和疲劳强度评定。计算结果表明,在机械载荷作用下,25 t轴重重载货车磨耗到限车轮的静强度和疲劳强度均满足设计要求。     

大秦线重载货车车轮踏面圆周磨耗原因分析及改进措施

分析了大秦线重载货车车轮磨耗的原因,并提出了相应的改进建议.     

铁路货车车轮运用磨耗情况的调查与分析

通过对通用线及专用线运行的货车车轮磨耗等数据的统计分析,阐述通用货车车轮磨耗总体情况及磨耗规律,并对典型磨耗超限车轮特点,轮径差对车轮磨耗的影响进行分析和论述。结论表明我国铁路货车车轮磨耗在现行检修制度下以踏面磨耗为主,磨耗量属于正常水平;轮缘总体磨耗轻微,同一轮对两车轮轮径差发展到一定程度后,伴生小直径车轮轮缘磨耗严重。     

重载铁路货车车轮踏面磨耗表征方法及其规律分析

通过调研我国重载铁路货车车轮廓形标准,对货车不同轮缘厚标准廓形建模.由于目前货车轮对管理中段修后不记录旋修后车轮标准,因此无法追踪每次段修所用的标准旋修廓形,而实际分析整个廓形磨耗又需确定上次旋修所选用的标准,所以文中结合铁路货车车轮旋修标准发展了相应的数据分析程序,用以分析计算每条车轮全廓形的磨耗情况;系统地分析了铁...     

重载铁路车轮磨耗和滚动接触疲劳研究

基于车辆动力学、非Hertz轮轨滚动接触理论和Archard磨损模型建立车轮磨耗预测模型.利用该模型和安定图对重载铁路车轮磨耗和滚动接触疲劳性能进行定性分析.在数值计算中,主要考察轴重为25 t和30 t货车的车轮硬度对车轮磨耗和滚动接触疲劳性能的影响.研究表明,轮轨间高应力水平的出现频次、车轮磨耗和疲劳破坏的几率随着轴重的增加而增大;随着硬度的增加,车轮磨耗和疲劳破坏现象得到改善.结合国外重载铁路轮轨匹配经验,建议轴重为30 t车轮的硬度大于340 HB.     

重载货车踏面制动时车轮温度场与应力场研究

通过对重载货车不同制动工况下的制动过程进行分析研究,建立了重载货车车轮的三维有限元模型,对车轮在不同轴重、不同制动初速度、不同制动减速度时的三维瞬态温度场及应力场进行了仿真分析,并从车轮材料所能承受的屈服极限方面研究了车轮温度场及应力场分布,分析了制动过程中车轮温度场及应力场分布规律,得出了能够满足重载货车行车安全要求的制动初速度、制动减速度条件,为重载货车的运行提供一定的依据。     

基于蠕滑机理的重载货车车轮磨耗研究

在多体动力学分析软件包SIMPACK中建立重载货车动力学模型,基于轮轨蠕滑机理在MATLAB软件中编制车轮踏面磨耗仿真程序WWS.根据车轮磨耗仿真结果和现场实测结果对Zobory磨耗模型进行修正.研究车辆非理想状态对车轮磨耗的影响,分析轮轨型面和转向架结构对车辆非理想状态的适应性.通过钢轨表面滚动接触疲劳损伤特征的研究,对车轮滚动接触疲劳和磨耗耦合关系进行数值模拟.主要研究内容和结论如下.     

铁路货车制动梁对车轮磨耗影响的调查分析

铁路货车提速后车轮磨耗加剧,把握磨耗规律,采取有效减磨措施是亟待解决的课题.通过对铁路货车中拉杆式制动梁在缓解状态的理论受力分析及制动状态横移的调研统计,发现制动时固定杠杆与游动杠杆侧制动梁反向横移,1、4、6、7位轮瓦磨耗位置贴近轮缘;通过车轮磨耗调研发现,车轮踏面先于轮缘磨耗,且支点侧的2、4、6、8位车轮磨耗量偏...     

一系悬挂对重载货车运行影响研究

传统三大件转向架没有一系悬挂,货车运行中,短波轨道不平顺作用下轮轨中低频响应对于货车的影响较为明显。部分重载货车采用橡胶垫作为一系悬挂,降低运行时轮轨相互作用对于货车动力学性能的影响。本文以一种澳大利亚铁路重载货物运输中大量采用的30t轴重三大件转向架货车作为研究对象,参考澳大利亚铁路行业安全标准,采用多体动力学仿真分析方法,建立货车完整动力学模型,比较分析四种一系悬挂下,货车在不同线路、不同速度、不同轮轨接触条件下的磨耗指数、脱轨系数与P2力,据此分析橡胶垫垂向刚度对于货车动力学性能的影响。研究结果表明:一系橡胶垫可以有效降低干燥轮轨接触状态下货车车轮的磨耗指数与P2力,但会造成轮轨润滑状态下货车车轮的磨耗指数与P2力的增大,一系橡胶垫对于货车脱轨系数影响并不明显。     

重载货车车轮踏面优化研究

对近期开发的基于法向间隙的车轮踏面优化方法进行改进,根据三维非赫兹滚动接触理论对轮轨间隙求解范围进行计算,使所求解的轮轨间隙具有实际的物理意义.针对我国重载货车车轮圆周磨耗严重的问题,对现有重载货车车轮踏面进行优化.利用车辆-轨道耦合动力学理论及三维弹性体非赫兹滚动接触理论对优化前后车轮踏面的静态接触性能及动态接触性能进行分析.结果表明:优化后轮轨界面之间可达到较好的匹配,且合理选择踏面不同区域的权数可同时保证车辆直线运行与曲线通过时的轮轨接触应力较小,从而达到有效降低轮轨磨耗的目的.     

货车车轮踏面磨耗参数化描述方法及其应用

通过对货车车轮磨耗量进行统计和分析,提出了车轮磨耗量的多项式曲线拟合方法,并以LM型磨耗形踏面外形为基准,得出了车轮磨耗后的轮缘踏面外形。该参数可作为仿真分析车轮磨耗后货车动力学性能的基础输入参数。     

基于Archard模型的重载铁路货车车轮磨耗研究

综述了重载铁路轮轨磨耗的严重性及引起轮轨磨耗的主要原因,分析了几种评价轮轨磨耗的数学模型与指标,并对其进行了综合比较。最后,在SIMPACK系统动力学仿真软件中建立两种不同轴重的货车模型,运用Archard磨耗模型,计算此两种不同轴重的重车车轮在不同工况下的磨耗量,并对其对比分析。     

货车轮对磨耗分布与运行安全性的关系

通过对TPDS系统监测的运行安全性不良货车轮对数据及其磨耗情况研究,以及与定检到期货车的轮对数据对比,分析了在异常情况下货车轮对磨耗分布规律与运行安全性的关系。依据分析结论,从轮对磨耗的角度给出了防范和处置货车运行安全性下降风险的方法。     

货车车轮与重载固定辙叉弹塑性接触分析

针对大秦重载铁路固定型辙叉磨耗严重问题,建立标准和磨耗后货车车轮型面分别与标准和磨耗后辙叉型面匹配的三维弹塑性接触有限元模型,对每种轮叉匹配形式的接触斑形状与面积、接触轨迹以及等效应力进行分析。结果表明:车轮与辙叉的不同位置接触时,等效应力均超过材料的屈服极限,进入塑性变形阶段;与其他匹配形式相比较,磨耗车轮与磨耗辙叉匹配时,接触斑形状的长短轴之比较小,接触斑面积较大,最大等效应力较小,为较理想的型面匹配形式,可延缓辙叉的磨耗。