鋼軌波磨對高速列車車輪多邊形磨耗產生與發(fā)展的影響
發(fā)布時間：2021-04-01 12:54
列車車輪多邊形磨耗問題廣泛存在于我國高速列車上,會顯著增大輪軌之間的相互作用力,嚴重影響列車運行安全性和舒適性,其產生和發(fā)展機理值得探究。車輪多邊形磨耗與鋼軌波浪形磨損（簡稱:波磨）從磨耗特征來看較為相似,只是發(fā)生磨耗的載體不同,鋼軌波磨是否對車輪多邊形磨耗存在根本的影響值得深入研究。以我國某線路上運行的高速動車組列車為研究對象,通過建立車輪多邊形磨耗仿真預測模型,結合現(xiàn)場試驗數(shù)據,調查鋼軌波磨對車輪多邊形磨耗產生和發(fā)展的影響。研究表明,鋼軌波磨雖然可以導致輪軌力和蠕滑率等磨耗關鍵參數(shù)沿車輪圓周發(fā)生周期性波動,但是在車輛實際運營條件下,鋼軌波磨導致車輪多邊形磨耗產生這一觀點的成立條件極為"苛刻",對車輪和鋼軌波磨區(qū)段起始點的接觸位置、鋼軌波磨的波長以及車輪周長都有嚴格的要求。在實際中該條件難以滿足。因此,鋼軌波磨的存在并不是車輪多邊形產生的根本原因。結果可為高速列車車輪多邊形形成機理的相關研究提供參考和指導。
【文章來源】：機械工程學報. 2020,56(17)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：11 頁
【部分圖文】：
結算結果對比為調查導致兩種工況下磨耗量出現(xiàn)差異的原
月2020年9月吳越等：鋼軌波磨對高速列車車輪多邊形磨耗產生與發(fā)展的影響205所示。此結論得到測試現(xiàn)場大多數(shù)試驗數(shù)據的論證，具有很高的可信度。列車運行通過鋼軌波磨區(qū)段時，所受到激勵的波長即為鋼軌波磨的波長。因此，需要保證鋼軌波磨的波長和車輪周長之間滿足整分關系，車輪多邊形磨耗才會發(fā)展起來。圖12頻率固定激勵示意圖為研究鋼軌波磨的波長和車輪周長之間的整分關系對車輪多邊形磨耗發(fā)展的影響，現(xiàn)計算直徑為830mm的車輪運行通過波長為144.9mm的鋼軌波磨區(qū)段，其多邊形磨耗情況，并和上文計算所得的同樣直徑的車輪運行通過波長為151.4mm的鋼軌波磨區(qū)段，其多邊形磨耗情況進行對比。圖13給出了運行同樣里程后，兩種工況下的磨耗量分布特性對比結果。由圖13可知，對于直徑為830mm車輪的列車，運行通過144.9mm特征波長的鋼軌波磨區(qū)段時，出現(xiàn)了顯著的18階多邊形磨耗。而運行通過151.4mm特征波長的鋼軌波磨區(qū)段時，多邊形磨耗并不顯著。圖13車輪多邊形磨耗對比利用式(16)也可算得，當波長為144.9mm時，恰好能18整分車輪周長，多邊形磨耗發(fā)展迅速。而波長為151.4mm時，則無明顯的整分關系，多邊形磨耗發(fā)展十分緩慢。144.9mm151.4mmππ83018.00144.9ππ83017.22151.4DnDnλλ×===×===(16)為探明列車通過不同波長的鋼軌波磨區(qū)段時出現(xiàn)多邊形磨耗程度差異的原因，現(xiàn)對多邊形磨耗發(fā)展過程進行了分析計算，兩種工況車輪滾過50圈，計算結果如圖14所示，兩種工況所示的多邊形磨耗差異甚大。這個結果說明，輪軌激勵波長嚴格整除車輪滾動圓周長，多邊形波深深度才會快速發(fā)展。圖14車輪多邊形磨耗發(fā)
【參考文獻】：
期刊論文
[1]高速列車車輪多邊形磨耗對輪軌力和轉向架振動行為的影響[J]. 吳越,韓健,劉佳,梁樹林,金學松. 機械工程學報. 2018(04)
[2]高速列車高階車輪多邊形磨耗機理的試驗研究（英文）[J]. Yue WU,Xing DU,He-ji ZHANG,Ze-feng WEN,Xue-song JIN. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2017(08)
[3]Effect of wheelset flexibility on wheel–rail contact behavior and a specific coupling of wheel–rail contact to flexible wheelset[J]. Shuoqiao Zhong,Xinbiao Xiao,Zefeng Wen,Xuesong Jin. Acta Mechanica Sinica. 2016(02)
[4]輪對前2階彎曲模態(tài)對動力學行為的影響（英文）[J]. Shuo-qiao ZHONG,Jia-yang XIONG,Xin-biao XIAO,Ze-feng WEN,Xue-song JIN. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2014(12)
[5]地鐵車輛車輪多邊形的機理分析[J]. 李偉,李言義,張雄飛,溫澤峰,吳磊,鄧鐵松,金學松. 機械工程學報. 2013(18)
[6]車輪多邊形磨耗機理的有限元研究[J]. 陳光雄,金學松,鄔平波,戴煥云,周仲榮. 鐵道學報. 2011(01)
博士論文
[1]鋼軌波浪形磨損研究[D]. 溫澤峰.西南交通大學 2006
本文編號：3113369
【文章來源】：機械工程學報. 2020,56(17)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：11 頁
【部分圖文】：
結算結果對比為調查導致兩種工況下磨耗量出現(xiàn)差異的原
月2020年9月吳越等：鋼軌波磨對高速列車車輪多邊形磨耗產生與發(fā)展的影響205所示。此結論得到測試現(xiàn)場大多數(shù)試驗數(shù)據的論證，具有很高的可信度。列車運行通過鋼軌波磨區(qū)段時，所受到激勵的波長即為鋼軌波磨的波長。因此，需要保證鋼軌波磨的波長和車輪周長之間滿足整分關系，車輪多邊形磨耗才會發(fā)展起來。圖12頻率固定激勵示意圖為研究鋼軌波磨的波長和車輪周長之間的整分關系對車輪多邊形磨耗發(fā)展的影響，現(xiàn)計算直徑為830mm的車輪運行通過波長為144.9mm的鋼軌波磨區(qū)段，其多邊形磨耗情況，并和上文計算所得的同樣直徑的車輪運行通過波長為151.4mm的鋼軌波磨區(qū)段，其多邊形磨耗情況進行對比。圖13給出了運行同樣里程后，兩種工況下的磨耗量分布特性對比結果。由圖13可知，對于直徑為830mm車輪的列車，運行通過144.9mm特征波長的鋼軌波磨區(qū)段時，出現(xiàn)了顯著的18階多邊形磨耗。而運行通過151.4mm特征波長的鋼軌波磨區(qū)段時，多邊形磨耗并不顯著。圖13車輪多邊形磨耗對比利用式(16)也可算得，當波長為144.9mm時，恰好能18整分車輪周長，多邊形磨耗發(fā)展迅速。而波長為151.4mm時，則無明顯的整分關系，多邊形磨耗發(fā)展十分緩慢。144.9mm151.4mmππ83018.00144.9ππ83017.22151.4DnDnλλ×===×===(16)為探明列車通過不同波長的鋼軌波磨區(qū)段時出現(xiàn)多邊形磨耗程度差異的原因，現(xiàn)對多邊形磨耗發(fā)展過程進行了分析計算，兩種工況車輪滾過50圈，計算結果如圖14所示，兩種工況所示的多邊形磨耗差異甚大。這個結果說明，輪軌激勵波長嚴格整除車輪滾動圓周長，多邊形波深深度才會快速發(fā)展。圖14車輪多邊形磨耗發(fā)
【參考文獻】：
期刊論文
[1]高速列車車輪多邊形磨耗對輪軌力和轉向架振動行為的影響[J]. 吳越,韓健,劉佳,梁樹林,金學松. 機械工程學報. 2018(04)
[2]高速列車高階車輪多邊形磨耗機理的試驗研究（英文）[J]. Yue WU,Xing DU,He-ji ZHANG,Ze-feng WEN,Xue-song JIN. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2017(08)
[3]Effect of wheelset flexibility on wheel–rail contact behavior and a specific coupling of wheel–rail contact to flexible wheelset[J]. Shuoqiao Zhong,Xinbiao Xiao,Zefeng Wen,Xuesong Jin. Acta Mechanica Sinica. 2016(02)
[4]輪對前2階彎曲模態(tài)對動力學行為的影響（英文）[J]. Shuo-qiao ZHONG,Jia-yang XIONG,Xin-biao XIAO,Ze-feng WEN,Xue-song JIN. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2014(12)
[5]地鐵車輛車輪多邊形的機理分析[J]. 李偉,李言義,張雄飛,溫澤峰,吳磊,鄧鐵松,金學松. 機械工程學報. 2013(18)
[6]車輪多邊形磨耗機理的有限元研究[J]. 陳光雄,金學松,鄔平波,戴煥云,周仲榮. 鐵道學報. 2011(01)
博士論文
[1]鋼軌波浪形磨損研究[D]. 溫澤峰.西南交通大學 2006
本文編號：3113369
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