分类： 交通运输工程 >> 道路工程 提交时间： 2024-02-07 合作期刊: 《应用力学学报》
摘要： 针对我国某型大功率重载机车在高原多曲线线路上运行时频繁出现轮缘裂纹的问题,采用理论分析、数值模拟与现场试验相结合的方法对机车轮缘裂纹损伤进行研究。首先,基于多体动力学和安定理论,建立了该型大功率重载机车车辆动力学模型及轮缘裂纹损伤预测模型:其次,通过现场测试数据与数值仿真结果对比,验证了模型的正确性; 最后,根据该型重载机车运行线路特点,分析了曲线半径、曲线超高、曲线坡度等线路参数及轮缘润滑对重载机车轮缘裂纹损伤的影响规律。研究结果表明,连续小半径曲线是该型重载机车轮缘裂纹产生的主要原因,此外轮缘润滑对机车轮缘裂纹损伤有显著影响,可通过合理的线路参数设置及轮缘润滑来降低机车轮轨动态相互作用,进而减少重载机车轮缘裂纹的发生。
分类： 交通运输工程 >> 铁路运输 提交时间： 2024-02-07 合作期刊: 《应用力学学报》
摘要： 针对适于山地轨道交通的齿轨铁路,建立基于显式时间积分的三维齿轨轮对-轨道瞬态接触有限元模型,模型可分析齿轮齿条啮合和轮轨滚动接触间中、高频耦合动力作用。轮对和轨道真实几何,齿轮与车轮轮径差导致“车轮悖论”现象及结构振动等均有考虑,齿轮齿条啮合和轮轨接触采用集成库仑摩擦的“面-面”接触算法求解。对比零和非零轮轨摩擦系数工况,解构“车轮悖论”现象对动态接触的影响。以初步设计的Strub型齿轨铁路为例,分析速度为10 km/h和0‰、240‰、480‰坡度下动态接触现象。结果表明,受齿轮啮合影响,齿条、轮轨接触力均呈现周期性波动,但垂向接触总力和总牵引扭矩分别在重力载荷与牵引扭矩附近波动。“车轮悖论”使齿条垂向力和法向接触应力减小,而轮轨垂向力和法向接触应力增加,齿面切向接触应力与接触斑内滑移区面积相应增加,在坡度240‰下,轮轨摩擦系数由0增至0.2,齿条、轮轨最大法向接触应力由248.69、752.66 MPa增至195.17、757.44 MPa,最大切向接触应力相应由24.48、152.84 MPa变成21.31、2.14 MPa。轮轨接触斑因发生显著蠕滑呈现全滑移。相同速度及摩擦条件下,坡度增加使齿条垂向力和牵引力增加,轮轨垂向力和牵引力减小,接触应力呈同相变化。
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