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原文传递轮轨粘着模拟数值计算研究

论文题名：	轮轨粘着模拟数值计算研究
关键词：	轮轨粘着;部分弹流润滑;多重网格法;滚动速度;数值模型;模拟计算
摘要：	随着世界经济的发展，高速与重载铁路成为铁路发展的主要方向。列车在运行中，其牵引和制动都是通过轮轨接触斑间的切向力来实现的，即轮轨粘着。目前轮轨粘着研究的主要任务是找出最佳的粘着接触点，对其进行控制，来提高牵引和制动时力的利用率。　　本文应用Carter的二维滚动接触理论和粗糙面之间的稳态部分弹流的理论，使用数值的方法在不同粘度接触介质条件下时，应用Patir和Cheng的平均流量的模型进行假设，建立起轮轨的二维粘着的数值模型，并使用多重网格的方法对其进行了求解，研究了滚动速度、轴重、粘度等对粘着力和油膜厚度的影响；并应用CONTACT接触理论计算了我国现用的两种车轮踏面在运行中，各种影响因素如曲线半径、横向位移、摇头运动和轴重对轮轨接触斑面积的影响，及其中粘/滑区面积占总面积的比重，得到了如下的结论：　　1.随着粘度和滚动速度的增大，无量纲流体动压力P增大，无量纲粗糙峰接触压力Pα减小，Pα与无量纲总压力W的比值(Pα/(W-))降低，轮轨之间的粘着系数下降，无量纲中心膜厚和最小膜厚都增大，将提高油膜的承载能力；随着轴重的增大，无量纲流体动压力P变化甚微，无量纲粗糙峰接触压力Pα与无量纲总压力(W-)的比值(Pa/(W-))增大，轮轨之间的粘着系数增大，无量纲中心膜厚几乎无变化，无量纲最小膜厚减小。　　2.对于磨耗型踏面和锥形踏面，轨道曲线半径对轮轨接触斑内粘/滑区面积的分布有较大影响。小曲线半径时，车轮基本处于滑动状态，易导致出轨，车轮在直线轨道上行进时，较为安全，且锥形踏面的总面积和最小安全曲线半径值都大于磨耗型的对应值：列车横移量对轮轨接触斑面积影响较大，当横移量超过10mm时，接触面积骤减，且接触斑内粘着所占比重也下降严重，磨耗型踏面的接触面积受横移量影响较大，而锥形则较小，粘/滑比重随横移量变化趋势基本相同；轮对摇头角对轮轨接触面积影响较小，随着摇头角的变化，接触斑总面积变化很小，当摇头角大于0.4°时，粘着占总面积比重迅速减小到零，对于两种踏面，轮对摇头角对于接触斑总面积和粘/滑比重的影响相同；对于我国现在常用的两种踏面，锥形踏面的接触区总面积，及在各种曲线半径时，粘着面积都大于同种工况时磨耗型的结果。
作者：	刘海萍
专业：	机械设计及理论
导师：	周仲荣
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