重載鐵路鋼軌磨耗預(yù)測研究.pdf

1、重載鐵路作為鐵路貨物運(yùn)輸中最先進(jìn)有效的技術(shù)手段，已在世界各國得到廣泛應(yīng)用及發(fā)展，改善了我國貨物運(yùn)輸供需矛盾問題。然而重載鐵路在運(yùn)用過程中會發(fā)生嚴(yán)重的輪軌磨耗現(xiàn)象，增加重載鐵路運(yùn)輸成本，危及車輛運(yùn)行安全，極大地制約著重載鐵路的發(fā)展。為保障重載鐵路運(yùn)輸健康快速發(fā)展，需要對鋼軌磨耗及相關(guān)問題進(jìn)行大量現(xiàn)場調(diào)研及仿真研究。
　　重載鐵路鋼軌磨耗仿真雖然只涉及到輪軌系統(tǒng)，但是需要建立完整的車輛-軌道動力學(xué)模型，本文基于車輛-軌道系統(tǒng)動力學(xué)理論

2、、三維輪軌接觸力學(xué)理論、Archard材料磨損理論在UM動力學(xué)計(jì)算軟件中建立了鋼軌磨耗預(yù)測計(jì)算模型。將貨車車輛簡化為具有90個自由度的多剛體系統(tǒng)，對摩擦減振器、交叉支撐拉桿、軸箱定位裝置等非線性構(gòu)件進(jìn)行詳細(xì)考慮，采用多點(diǎn)-面接觸模型模擬部件間接觸摩擦行為，并充分考慮部件止擋間隙;將軌道系統(tǒng)考慮成集總參數(shù)模型，考慮鋼軌的慣性特征以及其在橫向、垂向、平移運(yùn)動以及繞縱向的轉(zhuǎn)動，依據(jù)一定的等效性原則，將鋼軌彈性支撐層用彈簧阻尼單元進(jìn)行模擬，鋼軌

3、通過軌下彈性支撐層與剛性基礎(chǔ)相連，不考慮軌枕、路基等其他軌道部件的影響;基于Hertz理論及Kalker簡化理論進(jìn)行輪軌接觸計(jì)算;基于Archard材料磨損模型進(jìn)行鋼軌磨耗計(jì)算。針對各種車型和通過速度，開展多工況計(jì)算并設(shè)置權(quán)重因子，模擬線路實(shí)際行車條件，根據(jù)磨損程度采用不同磨耗因子。為提高數(shù)值計(jì)算穩(wěn)定性，累積磨耗深度每達(dá)到0.1mm進(jìn)行鋼軌型面更新;用建立的貨車軌道模型動力學(xué)模型進(jìn)行車輛穩(wěn)定性計(jì)算，與翟婉明提出的車輛-軌道耦合動力學(xué)計(jì)算

4、模型進(jìn)行對比，驗(yàn)證所建立的模型的準(zhǔn)確性。
　　對朔黃鐵路不同地段鋼軌廓形進(jìn)行測試，掌握鋼軌在不同曲線地段的磨耗特點(diǎn);基于磨耗演變模型研究重載鐵路不同曲線地段鋼軌磨耗的發(fā)展規(guī)律，分別對60kg/m和75kg/m鋼軌進(jìn)行磨耗演化，掌握不同地段，不同類型鋼軌，不同運(yùn)營條件下鋼軌磨耗的演化過程和特征，弄清我國重載鐵路鋼軌磨耗演變規(guī)律;探究鋼軌磨耗對重載車輛軌道動力學(xué)行為的影響規(guī)律，基于車輛運(yùn)行安全提出適用于不同半徑曲線地段的鋼軌打磨維護(hù)周