某和諧型電力機(jī)車車輪運(yùn)營中表現(xiàn)出較為嚴(yán)重的多邊形磨耗,對(duì)機(jī)車的零部件失效、乘坐舒適性和運(yùn)行安全性產(chǎn)生較大影響。為研究車輪多邊形態(tài)下機(jī)車輪軌動(dòng)態(tài)響應(yīng)規(guī)律,基于SIMPACK軟件建立了考慮機(jī)車牽引行為和輪對(duì)、鋼軌等部件柔性的剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型,利用機(jī)車振動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證。研究了典型車輪多邊形階次、幅值和運(yùn)行速度等對(duì)輪軌力和振動(dòng)響應(yīng)的影響,并分析了機(jī)車牽引行為對(duì)輪軌蠕滑率/力和車輪磨耗的影響。結(jié)果表明,速度等級(jí)為70 km/h時(shí),車輪18階多邊形態(tài)下激發(fā)了輪對(duì)一階彎曲共振,出現(xiàn)了輪軌力波動(dòng)大和機(jī)車異常振動(dòng)的現(xiàn)象;機(jī)車牽引狀態(tài)下顯著增大了縱向蠕滑率的波動(dòng)幅值,并提高了縱向蠕滑力,導(dǎo)致輪軌磨耗指數(shù)相比無牽引工況下大幅增加,加劇車輪多邊形磨耗的發(fā)展。 

【文章來源】：振動(dòng)與沖擊. 2020,39(16)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

輪對(duì)模態(tài)分析結(jié)果

本文建立的鋼軌有限元模型長度為116 m,節(jié)點(diǎn)間距0.029 m,軌枕間距0.58 m。除在扣件處選取主節(jié)點(diǎn)外,在軌枕間距四等分點(diǎn)處也選取了主節(jié)點(diǎn)。鋼軌有限元模型和子結(jié)構(gòu)模型模態(tài)分析階數(shù)達(dá)到600階,二者計(jì)算結(jié)果差異不超過1%。因此,在SIMPACK中建立柔性鋼軌模型可以選取較高的模態(tài)階數(shù),以期提高模型計(jì)算精度。2 模型驗(yàn)證

為進(jìn)一步分析剛性軌道模型和柔性軌道模型計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生差異的原因,對(duì)軸箱垂向振動(dòng)加速度時(shí)域結(jié)果進(jìn)行FFT(Fast Fourier Transform)頻譜分析,得到了軸箱垂向振動(dòng)頻域結(jié)果(見圖4(b))。由圖4(b)可知,兩種仿真模型計(jì)算出的軸箱振動(dòng)幅值在0～100 Hz內(nèi)一致,振幅大于100 Hz時(shí),剛性軌道模型計(jì)算結(jié)果比柔性軌道模型大。該現(xiàn)象導(dǎo)致時(shí)域結(jié)果中剛性軌道模型計(jì)算出的振動(dòng)加速度幅值比柔性鋼軌模型大,同時(shí)說明了模型中考慮鋼軌柔性變形對(duì)低頻動(dòng)力學(xué)行為影響不大。柔性軌道模型對(duì)大于100 Hz的中高頻振動(dòng)成分有顯著的衰減作用,有以下兩點(diǎn)原因:①鋼軌彈性柔性變形和振型阻尼的存在對(duì)輪軌間中高頻沖擊載荷具備緩沖作用;②扣件力元和阻尼衰減了輪軌沖擊。剛性軌道模型、柔性軌道模型計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的差異說明重載機(jī)車仿真預(yù)測(cè)模型建立過程中必須將鋼軌等部件視為柔性體,必須考慮關(guān)鍵部件柔性變形的影響。兩種仿真模型未能準(zhǔn)確反映軌枕參數(shù)激振對(duì)軸箱振動(dòng)響應(yīng)的影響是因?yàn)槟Ｐ蛯?duì)軌枕支撐作用進(jìn)行了簡化,采用線性力元代替軌枕的支撐作用。機(jī)車現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)試驗(yàn)得到的軸箱振動(dòng)頻域結(jié)果與柔性鋼軌模型一致,二者均充分反映了軸箱垂向振動(dòng)特性。圖3(b)給出的車輪不圓度測(cè)試結(jié)果中,車輪偏心、12階、14階和18階多邊形現(xiàn)象比較明顯,根據(jù)車輪多邊形通過頻率與多邊形階次關(guān)系

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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