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车轮磨耗及其对车辆动力学性能的影响
| 论文题名： | 车轮磨耗及其对车辆动力学性能的影响 |
| 关键词： | 高速列车;车轮偏磨;轮径差;凹形磨耗;车辆动力学性能;轮轨接触关系;踏面磨耗特性 |
| 摘要： | 车轮磨损现象在铁路运输现场广泛存在。车轮磨耗将导致踏面横向及车轮周向发生变化，导致轮轨接触关系发生变化，引起车辆系统动力响应的改变。调查发现，不同线路及车型对车轮的磨耗外形具有较大影响。不同的车轮磨耗形式直接影响了高速列车的运行安全，平稳性，稳定性及运营成本。高速列车车轮磨耗问题逐渐成为制约其发展的主要问题之一，成为国内外高速铁路技术研究的重要部分。论文的主要研究工作有： (1)对某高速线路上运用的高速列车车轮踏面磨耗特性进行了跟踪测量，发现车轮踏面以凹形磨耗为主，各轮对均存在不同程度偏耗现象，部分车辆甚至出现整体向同一侧偏磨的现象。 (2)根据线路实际运营列车参数建立了车辆动力学仿真模型，分析了凹形磨耗及不同车轮偏磨形式对车辆动力学的不利影响，并对车轮的镟修策略进行了讨论。结果表明，当轮对出现偏磨时，随轮对横移的变化，踏面存在负等效锥度现象，这将导致轮轨接触的平衡位置偏离轮对对中位置，从而加快偏磨的发展。凹形磨耗踏面轮轨接触点存在多个平衡位置，车辆运行过程中轮轨接触点在几个平衡位置间跳跃造成“轮缘到假轮缘”的冲击振动，影响车辆的动力学性能。当车轮产生偏磨后，轮轨冲击振动对车辆的影响变得更为复杂。同相偏磨较反相偏磨对车辆的临界速度及平稳性影响更为严重。对不同车轮偏磨形式下的车辆动力学性能进行了分析，给出了相应的车轮镟修建议。 (3)对实测的轮轨型面的离散点数据进行样条曲线拟合，最终建立起轮轨三维接触有限元模型，研究发现踏面凹陷容易引起轮轨之间产生两点接触，导致接触斑面积较小，在较大的接触应力的作用下，车轮与钢轨易发生塑性变形。 (4)对高速列车的车轮非圆现象进行跟踪测试，发现高速列车车轮存在不同程度地非圆化现象。对典型非圆化的几何特征进行了分析，并简单讨论了典型车轮非圆化对高速列车动力学性能的影响。 |
| 作者： | 黄照伟 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 金学松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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