上海地铁车轮踏面沟槽磨耗原因分析

论文摘要

随着我国经济的高速发展,我国的铁路、城市轨道交通也进入到了一个快速发展的时期,但随着客运列车运行速度的日益提高以及货运列车牵引重量的不断增加,轮轨系统的工况日趋复杂,轮轨磨耗问题日趋严重,每年都给铁路运输业造成巨大的经济损失。本文针对车轮踏面沟槽磨耗问题,应用有限元参数二次规划法并结合多重子结构技术,利用我国自主研发JIFEX软件建立车轮与钢轨、辙叉相接触的有限元计算模型。具体的研究内容分为以下四个方面:(1)建立空间车辆/轨道耦合系统的动力学模型,计算直线和曲线不同工况下轮轨间相互作用力、轮轨攻角和横移量、轮轨接触斑的横向相对位移。(2)分析车轮与钢轨的接触按照地铁车辆车轮和钢轨的实际几何尺寸以及不同的载荷(包括制动力)、轮轨相对位置分别建立轮轨接触的计算模型,根据计算得出的轮轨接触力及应力,全面分析各因素在磨耗过程中的作用与权重。(3)分析车轮与辙叉的接触分析车辆在通过辙叉时车轮与辙叉的接触情况,建立不同行驶速度对应的横向力作用时的车轮与辙叉心轨、翼轨接触的计算模型,根据求得的轮轨接触力及应力的数值和变化规律,分析辙叉对踏面沟槽磨耗的影响,以及车轮通过辙叉时,各因素对沟槽磨耗的作用与权重。(4)根据以上研究结果,综合分析车轮踏面沟槽磨耗的根本原因,提出下一步的研究方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 概述
• 1.1 轮轨磨耗问题的研究进展
• 1.2 上海地铁的车轮沟槽磨耗问题
• 1.3 本文的研究内容
• 第二章 计算理论与算法
• 2.1 轮轨接触理论的研究进展
• 2.2 参变量变分原理
• 2.3 空间接触问题参数二次规划法
• 2.4 多重子结构分析技术
• 第三章 车辆/轨道耦合动力学计算
• 3.1 车辆-轨道耦合动力学模型
• 3.2 动力学计算工况
• 3.3 动力学计算结果
• 第四章 轮轨接触的有限元分析
• 4.1 直线上轮轨接触的有限元分析
• 4.1.1 轮轨计算模型
• 4.1.2 计算结果分析
• 4.1.3 小结
• 4.2 曲线上轮轨接触的有限元分析
• 4.2.1 轮轨计算模型
• 4.2.2 计算结果分析
• 4.2.3 小结
• 第五章 车轮与辙叉接触的有限元分析
• 5.1 辙叉C-C 截面
• 5.1.1 计算模型
• 5.1.2 计算结果分析
• 5.2 辙叉D-D 截面
• 5.2.1 计算模型
• 5.2.2 计算结果分析
• 5.3 辙叉F-F 截面
• 5.3.1 计算模型
• 5.3.2 计算结果分析
• 5.4 小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢