详情

原文传递 C0-C0型电传动内燃机车车轮磨耗及影响参数研究

论文题名：	C0-C0型电传动内燃机车车轮磨耗及影响参数研究
关键词：	电传动内燃机车;车轮磨耗;轨道线路;机车参数
摘要：	随着机车车辆轴重的不断增加，轮轨磨耗日益严重，轮轨磨耗会直接影响机车系统动力学性能和轮轨作用力，对车轮的使用寿命、机车运行的安全性和平稳性带来很大的影响，且增加机车运营的维护保养成本。因此对机车车轮磨耗开展深入研究具有十分重要的意义。鉴于此，为研究轮轨磨耗规律，本文以在越南铁路运行的C0-C0型内燃机车为研究对象，基于机车系统动力学模型、轮轨滚动接触理论，结合车轮磨耗模型展开机车车轮磨耗仿真研究，并分析了线路、机车主要参数以及运营条件对机车车轮磨耗的影响，以期为减轻机车车轮磨耗提供一定的理论参考。　　首先根据C0-C0型机车的基本结构，建立了机车-轨道空间耦合动力学模型，模型中对各运动部件的受力进行了分析，并建立了相应的振动运动方程。采用多体动力学分析软件SIMPACK建立了机车非线性系统动力学模型，模型中考虑了机车的一系、二系悬挂系统，以及各部件间的连接关系。　　在动力学计算模型中轮轨滚动接触是机车车辆系统动力学分析中的重要部分。从法向接触和切向接触两个方面阐述国内外滚动接触的相关理论，以接触斑面积和最大接触应力为基础，对赫兹、半赫兹接触模型与CONTACT程序进行对比。结果表明，半赫兹接触模型较赫兹接触模型更接近于CONTACT程序的结果。因此，法向接触问题和切向接触问题选用半赫兹接触理论和基于半赫兹的FASTSIM算法为轮轨接触计算模型。　　详细叙述Zobory、Braghin两种磨耗模型，根据Zobory和Braghin两种磨耗模型进行机车车轮磨耗仿真。采用FFT低通滤波平滑方法对车轮磨耗数据进行平滑，并对其的平滑效果进行评价，该平滑方法能较好反映原始数据的分布情况。采用车轮磨耗深度为0.1mm作为车轮踏面磨耗更新的条件。将仿真结果与现场实测数据进行比较分析。结果表明，采用Zobory和Braghin磨耗模型的计算结果与实测数据相比均有一定的误差，但Zobory模型更能接近实测数据，故选用Zobory模型作为计算研究的依据。为了使仿真结果更加精确，对Zobory模型进行进一步修正。采用修正后的模型和相应的数值程序对机车车轮磨耗深度和分布规律进行仿真，并预测了车轮磨耗到限的运行里程。　　为了验证修正后的磨耗仿真模型计算结果的准确性与可靠性，基于数理统计理论并结合实测车轮磨耗数据，提出了一种机车车轮镟修周期预测模型，并编制相应计算程序。在不同的可靠度下，采用该模型预测出机车车轮磨耗到限的运行里程，与磨耗仿真结果进行对比，计算结果表明修正后的车轮磨耗仿真模型与基于实测数据的车轮镟修周期预测模型具有很好的一致性，所以修正后的车轮磨耗仿真模型能够反映车轮磨耗的实际情况。　　应用修正后的磨耗仿真模型研究轨道系统参数、机车系统参数以及运营条件对车轮磨耗的影响。结果表明，车轮磨耗深度随曲线半径减小而增大。提高线路等级能降低车轮磨耗。在一定程度上轨距增加有利于减轻车轮磨耗。当ML20踏面与P43钢轨相匹配时，从减小车轮磨耗的角度考虑，轨底坡应设置为1/40。使用P50钢轨比P43钢轨能够有效减小车轮磨耗。车轮磨耗深度、磨耗分布范围随车速的增加而增加。随着轴重的增大，车轮磨耗深度明显增加。随车轮直径的增大，车轮磨耗深度有减小趋势。转向架轴距的适当减小可使得车轮磨耗有一定降低。对D20E型机车转向架，车轮磨耗受一系悬挂垂向刚度的影响很小，而受一系悬挂纵向刚度和横向刚度的影响较大。适当减小摩擦系数有利于降低轮轨磨耗，摩擦系数为0.1时车轮磨耗降低较明显。
作者：	TAO VAN CHIEN(曹文战)
专业：	车辆工程
导师：	李芾
授予学位：	博士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文