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。     

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。     

轮轨润滑降低重载货车轮轨磨耗作用的研究

轮轨润滑是重载铁路减轻轮轨磨耗及损伤的有效措施之一。基于多体动力学理论,建立了配装不同类型转向架的C80B型重载车辆动力学分析模型,利用多点接触轮轨模型和轮轨接触摩擦功进行磨耗评价。计算得出了不同曲线工况下,轮轨润滑对交叉支撑转向架和径向转向架轮轨磨耗的作用规律。     

重载线路12号固定辙叉型面优化分析

参考现场调研结果,为优化我国重载线路普遍使用的12号固定辙叉的受力状态,本文提出抬高翼轨高度和心轨加宽的优化方案,用以改变车轮在道岔上的滚动轨迹并提高心轨的承重能力。为验证优化效果,选取LM车轮型面为研究对象,运用迹线法、Kalker教授提出的CONTACT算法,建立车辆-道岔多刚体动力学模型,分别从静力学和动力学的角度分析道岔改进前后的服役性能。研究结果表明:辙叉型面优化前后几何不平顺、等效锥度等接触几何参数没有明显差别;对于顶宽20 mm断面,LM车轮与优化后辙叉接触时未与心轨接触,其接触应力降低至原接触应力的28%,可减少在辙叉使用时辙叉心轨和翼轨早期的磨耗;车辆通过优化前后的固定辙叉,其各项动力学指标均在规范安全限值之内,并且通过优化后的辙叉时轮轨横向力变化明显,最大值从22. 146 kN降低为4. 533 k N,脱轨系数的最大值从0. 186降低为0. 049。     

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。     

重载铁路固定辙叉区轮轨瞬态滚动接触行为分析

固定辙叉有害空间造成的轨线不连续及结构不平顺大幅加剧车辆与辙叉间的动态相互作用,进而引起道岔伤损劣化加剧及服役寿命缩短。以重载铁路12号固定辙叉为研究对象,基于显式积分算法,建立考虑材料弹塑性及轮轨真实几何廓形的车轮-辙叉三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型,研究不同运营速度下车轮不同方向通过时车轮与固定辙叉动态相互作用及轮轨接触行为,详细分析轮载过渡区内辙叉钢轨应力、应变大小及分布规律,结合材料安定图及疲劳指数对轮轨接触疲劳伤损特性进行分析,得到了钢轨滚动接触疲劳伤损易发区域为心轨断面顶宽20～30 mm,与现场固定辙叉疲劳裂纹发生位置基本一致。所建立的模型及研究结论能够为固定辙叉结构优化及疲劳寿命预测提供理论支撑。     

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...     

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.     

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。     

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.     

服役加工硬化后高锰钢辙叉心轨应力/应变场分析

本文建立由铁路辙叉和列车车轮组成的三维弹-塑性有限元模型,研究高锰钢辙叉心轨的应力/应变场。文中考虑辙叉心轨在顶宽50mm处的两种服役状态——服役前期未发生加工硬化和服役后期发生加工硬化,分析加工硬化对心轨应力/应变大小和分布的影响。对服役加工硬化的情况,考虑到距离工作表面不同深度处辙叉材料性能的不同,将心轨局部模型分层,并设置各层的材料性能;对未发生加工硬化的情况,为模型设置均匀的材料性能。结果表明,两种服役状态下辙叉心轨的von Mises应力和等效塑性应变均随深度的增加先快速增大,然后逐渐减小;与服役初期相比,服役后期心轨的最大等效应力增大约23%,最大等效塑性应变则降低约40%;塑性变形区域也明显减小,这是由于心轨在服役加工硬化后屈服强度已大幅提高。因此,在很大程度上,服役后期的加工硬化起着抑制心轨顶面塌陷和飞边形成的作用。此外,与未加工硬化心轨相比,加工硬化后心轨的最大等效应变与工作表面的距离由0.8mm增大到了1.5mm,这表明易产生裂纹的位置有远离心轨表面的趋势。     

翼轨顶面坡度对固定辙叉性能的影响

基于迹线法和车辆-道岔耦合动力学理论,以60 kg/m钢轨12号固定辙叉为例,利用SIMPACK多体动力学仿真软件研究车辆过岔时轮轨接触几何关系和轮轨动力作用,并对比分析翼轨顶面坡度对固定辙叉性能的影响,得出了翼轨顶面坡度值的选取和评价方法。研究结果表明:车辆通过不同翼轨顶面坡度的固定辙叉时,随着翼轨顶面坡度的增大,其动力学指标和磨耗损伤也随之增大;翼轨顶面坡度为1∶20的固定辙叉性能最优,其次为1∶15和1∶13;翼轨顶面坡度的取值方法是合理的。     

铁路货车重载技术分析

分析国内外铁路重载技术的发展情况和提高货车重载技术的方法,提出适应中国铁路重载运输发展的建议。     

高速道岔长心轨折断对辙叉状态的影响

为探究高速道岔长心轨在不同位置发生折断对辙叉服役状态的影响,开展实尺试验。从长心轨跟端至尖端依次设置6个断缝,测试断轨后辙叉状态及辙叉多次转换后的几何形位与扳动力,对比分析长心轨不同位置折断对辙叉几何及其转换性能的影响。结果表明：高速道岔长心轨折断后,辙叉几何形位与断缝位置以及初始状态有关,长心轨初始状态为直股开通时折断导致的错牙及断缝宽度比侧股开通时更大;长心轨折断后再次进行道岔转换将导致断缝进一步劣化,钢轨错牙以及断缝宽度均有所增加;折断发生在长心轨尖端至短心轨范围内时,可根据转辙机扳动力及表示信号判断轨件状态,而发生在长短心轨配合段至跟端范围内时无法判断。     

重载铁路12号固定辙叉道岔轨道刚度变化分布研究

本文通过建立重载12号固定辙叉道岔整体有限元分析模型,计算了岔区轨道刚度的分布特征。研究结果表明:道岔区轨道刚度不平顺问题较为严重,基本轨刚度转辙器区要大于连接部分和辙叉区,里轨刚度辙叉区最大,转辙器次之,连接部分最小。     

重载无缝线路更换曲线磨耗轨设计及施工组织方案

结合实践经验,探讨了单股更换无缝线路曲线磨耗轨的更换时机、换轨长度和换轨位置,给出了包括卸轨在内的整个换铺流程的施工组织。     

重载货车径向转向架能耗分析

降低能耗是货车径向转向架技术优势之一。以我国27 t轴重重载货车为研究对象,利用SIMPACK动力学软件建立车辆动力学计算模型,分析对比货车径向转向架和交叉支撑转向架的能耗。仿真结果表明:径向转向架通过半径300~1 000 m的曲线,可降低转向架能耗65.14%~26.95%;以速度50~100 km/h在直线上运行时,可降低转向架能耗19.65%~4.74%;轮轨和斜楔的摩擦能耗是转向架能耗的主要方面,心盘和旁承摩擦面的能量消耗较小;对于朔黄铁路的线路和运用情况而言,径向转向架可节约约31.33%的牵引能耗。     

神华重载货车检修难点分析

阐述了神华集团有限责任公司各型货车在检修技术和检修工艺布局上的难点,并提出了相应的优化方案及建议。     

重载铁路货车轮径差与车轮圆周磨耗关系的试验研究

文中采用神华重载铁路模拟状态修运行试验数据,对运用20万km的C80型敞车车轮踏面圆周磨耗情况进行统计分析,比较初始设置不同轮径差、踏面圆周磨耗轮对运行20万km后轮径差分布和踏面圆周磨耗量的影响,并使用假设检验的方法对影响的显著性进行验证。     

32.5t轴重货车作用下重载铁路轨道的合理刚度

针对以往轨道刚度计算方法只能得出轨下垫板静刚度的取值范围或下限值,而不能确定轨道整体刚度的问题,运用大型轮轨动力学软件NUCARS建立32.5t轴重货车—轨道系统耦合动力学模型,采用动力敏感系数分析方法,通过分析轨道结构各种部件刚度组合情况下的车辆、轨道系统动力特性,研究32.5t轴重货车作用下重载铁路轨道的合理刚度。结果表明:钢轨垂向位移、道床压力和垫板压力对垫板刚度较为敏感;轨枕垂向位移、轨枕垂向加速度、道床压力对道床刚度较为敏感;以轨道动力特性的综合效应最小为目标建立目标函数,筛选得出32.5t轴重货车作用下重载铁路轨道结构的部件刚度最优匹配方案是轨下垫板刚度为140kN·mm-1,道床刚度为150kN·mm-1;最优部件刚度匹配方案所对应的轨道结构整体刚度为82kN·mm-1。