輪對(duì)縱向振動(dòng)及其對(duì)車(chē)輪踏面磨耗的影響研究.pdf

1、長(zhǎng)期以來(lái)為了實(shí)現(xiàn)更高的運(yùn)行速度和更好的平穩(wěn)性，鐵道車(chē)輛的動(dòng)力學(xué)分析一直非常關(guān)注橫向動(dòng)力學(xué)問(wèn)題;鐵道車(chē)輛垂向動(dòng)力學(xué)對(duì)軌道結(jié)構(gòu)、噪聲、車(chē)-線-橋關(guān)系以及鋼軌的某些波磨有影響，因此近二十多年來(lái)鐵道車(chē)輛垂向動(dòng)力學(xué)方面的研究也很活躍;由于重載運(yùn)輸?shù)呐d起，列車(chē)的縱向動(dòng)力學(xué)主要關(guān)注車(chē)輛間的相互作用及列車(chē)的操控問(wèn)題，而與輪軌行為無(wú)關(guān);交流傳動(dòng)的發(fā)展大大提高了機(jī)車(chē)黏著利用程度，因此機(jī)車(chē)縱向動(dòng)力學(xué)主要關(guān)心傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)剛度能否滿足大的起動(dòng)黏著利用，防止動(dòng)輪

2、起動(dòng)時(shí)和運(yùn)行時(shí)滑動(dòng)和空轉(zhuǎn)。但是，長(zhǎng)期以來(lái)人們卻忽略了輪對(duì)縱向動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的研究，因?yàn)樗c以上問(wèn)題關(guān)系不大或者說(shuō)人們還沒(méi)有注意到輪對(duì)縱向動(dòng)力學(xué)對(duì)整個(gè)車(chē)輛系統(tǒng)的影響，且這一振動(dòng)只有在蠕滑計(jì)算的參考速度不是固定不變時(shí)才能得到，而過(guò)去進(jìn)行橫向動(dòng)力學(xué)計(jì)算時(shí)通常認(rèn)為它是恒定的，或根本不考慮輪對(duì)縱向自由度，因此無(wú)法反應(yīng)出輪對(duì)縱向振動(dòng)的特點(diǎn)。但本文認(rèn)為，輪對(duì)縱向動(dòng)力學(xué)行為很可能是造成機(jī)車(chē)車(chē)輛異常抖動(dòng)或造成車(chē)輪非正常磨耗以及某些特定波長(zhǎng)的軌道波磨的一個(gè)不可

3、忽視的重要原因。
　　輪對(duì)縱向振動(dòng)問(wèn)題屬于機(jī)車(chē)車(chē)輛縱向動(dòng)力學(xué)的研究范疇，與橫向和垂向動(dòng)力學(xué)相比，縱向動(dòng)力學(xué)的研究還處于初級(jí)階段，但其包含了豐富的內(nèi)容，機(jī)理非常復(fù)雜，對(duì)高速或重載牽引機(jī)車(chē)，這方面研究意義重大。本文主要從輪對(duì)縱向振動(dòng)的角度研究了機(jī)車(chē)輪對(duì)周期性踏面磨耗問(wèn)題，將輪對(duì)的宏觀振動(dòng)與接觸參數(shù)的微觀表現(xiàn)結(jié)合在一起，給出了研究某些機(jī)車(chē)車(chē)輛輪對(duì)周期性踏面磨耗的新思路，并提出了緩減輪對(duì)周期性踏面磨耗現(xiàn)象的具體措施。本文的研究?jī)?nèi)容主要分為

4、輪軌摩擦模型的研究，輪對(duì)縱向振動(dòng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的研究以及輪對(duì)縱向振動(dòng)對(duì)機(jī)車(chē)輪對(duì)周期性踏面磨耗影響的研究，具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.從輪軌接觸斑材料應(yīng)變的微觀角度解釋了蠕滑特性曲線的變化規(guī)律及其與輪對(duì)縱向振動(dòng)問(wèn)題的相互影響，并在此基礎(chǔ)上提出并研究了適用于輪對(duì)縱向振動(dòng)問(wèn)題的輪軌縱向摩擦模型，該模型由彈簧元件、阻尼元件和滑動(dòng)摩擦元件串聯(lián)組成，其中彈簧元件的剛度和阻尼是隨激勵(lì)頻率及蠕滑率幅值而變化的，主要用于小蠕滑條件下的輪對(duì)縱向振動(dòng)問(wèn)題分

5、析;滑動(dòng)摩擦元件的摩擦系數(shù)是縱向蠕滑率的函數(shù)，該元件主要用于研究大蠕滑條件下輪對(duì)非線性黏滑振動(dòng)問(wèn)題。
　　2.將輪軌縱向摩擦模型和單輪對(duì)縱向動(dòng)力學(xué)模型結(jié)合起來(lái)，研究了小蠕滑、大蠕滑條件下輪對(duì)的縱向振動(dòng)特點(diǎn)。在小蠕滑條件下，分析了簡(jiǎn)諧、脈沖及隨機(jī)軌道不平順激勵(lì)下單輪對(duì)的縱向振動(dòng)響應(yīng);分別采用攝動(dòng)法和小波分析方法研究了穩(wěn)態(tài)條件下小幅隨機(jī)變化速度引起的輪對(duì)縱向振動(dòng)功率譜密度以及加速非穩(wěn)態(tài)條件下輪對(duì)縱向振動(dòng)功率譜密度，并推導(dǎo)出了加速條件下