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30t轴重重载铁路轨下橡胶垫老化对轮轨动力学影响研究
| 论文题名： | 30t轴重重载铁路轨下橡胶垫老化对轮轨动力学影响研究 |
| 关键词： | 重载铁路;橡胶垫老化;双层轨道结构;动力学模型;SIMPACK软件 |
| 摘要： | 在重载铁路中，轨下橡胶垫是轨道结构中十分重要的弹性部件，起着减振降噪的重要作用。近些年，随着重载货车轴重的增加和运营速度的提高，重载铁路的轨道结构所承受的荷载不断增大，进而导致轨下胶垫的老化速度加快，轨道几何状态难以保持，对货车运输的安全已经构成了严重的威胁。针对上述出现的问题，有必要深入研究胶垫老化现象对轮轨系统动力学性能的影响。 本文基于多体系统动力学理论，针对以往研究中重载铁路轨道模型过于简化的问题，利用SIMPACK软件对其轨道模块进行细化分层，建立了具有双层轨道结构的30t轴重货车轮轨动力学模型。该模型能够分别调节轨下胶垫及道床结构的刚度和阻尼，解决了以往研究中胶垫和道床等部件的刚度和阻尼被集中的问题，使得理论研究更加符合实际。然后假定货车的运营时速分别为60、80以及100km/h，综合分析了轨下胶垫老化对整体系统动力学性能的影响。 研究结果表明:在不同的车速下，当胶垫刚度取值在20～300MN/m范围内逐渐增大时，车体的横向加速度和平稳性最大值均有微小波动;车体的垂向加速度和平稳性最大值呈小幅度增大;轮轨横向力和脱轨系数的变化趋势较为相似，两者的最大值均在小范围内波动且无规律性可寻;轮轨垂向力的增幅较为明显，在三种不同的速度下，其最大值的增幅依次为7.45％、9.37％和12.45％，因轮轨垂向力的增大会加速对轮轨系统的损伤，故应定期对其进行抽检并及时更换老化的胶垫;钢轨垂向位移和加速度随着胶垫刚度的增大均明显减小，其中胶垫刚度由20MN/m增至100MN/m时，钢轨位移的减小量就超过了60％，表明胶垫刚度对其位移的影响尤为显著;轨枕垂向位移和加速度均增大，相比轨枕的位移，胶垫刚度对其加速度的影响更为明显。假定胶垫刚度不变，货车速度对车辆和轨道的动力学性能均有较大影响。由上述结果可知，轨下胶垫老化(胶垫老化后刚度常大于200MN/m)会增大轮轨垂向力和轨枕垂向位移及振动加速度，加剧轮轨间的冲击力和磨耗以及轨下结构的振动，恶化线路条件;而线路条件的恶化又将反过来加剧轮轨间相互作用力，形成恶性循环。因此为延长钢轨、轨枕、道床和路基的使用寿命以及降低维修工作量和运营成本，应定期对轨下胶垫进行抽检并及时更换老化的胶垫。 |
| 作者： | 黄乾兴 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 王开云;石广田 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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