原文传递
钢轨波磨诱导的扣件弹条断裂成因及控制方法研究
| 论文题名： | 钢轨波磨诱导的扣件弹条断裂成因及控制方法研究 |
| 关键词： | 钢轨波磨;扣件弹条;断裂成因;安装状态;车辆轴重 |
| 摘要： | 随着轨道交通建设的高速发展，列车运营速度的提升和载客量的增加以及运营环境的复杂多样，车辆和轨道部件的损伤问题也更加突出。扣件系统作为轨道结构主要的减振元件之一，服役环境复杂特殊，维修保养难度大，扣件弹条的断裂不仅会降低轨道系统的减振效果，甚至危及列车运营安全。通过现场调研明确了地铁小半径曲线区段和高铁长大坡区段是钢轨波磨的高发区段，并伴随着扣件弹条断裂现象。因此，本文分别对两种典型钢轨波磨区段的扣件弹条断裂成因进行研究，并提出控制方法，主要工作和结论如下： 首先分别构建了地铁小半径曲线区段和高铁长大坡区段的车辆-轨道系统数值仿真模型，分析了车辆经过时轮轨系统的接触特性和受力情况。然后建立地铁和高铁的轮对-钢轨-扣件系统有限元模型，掌握了轮对-钢轨-扣件系统的摩擦耦合振动特性。接着，分别从共振响应和疲劳失效的角度探究钢轨波磨区段扣件弹条的断裂原因，揭示典型钢轨波磨诱导扣件弹条断裂的失效成因。最后，分别探究钢轨波磨特征、扣件弹条安装状态和车辆轴重的角度与扣件弹条疲劳寿命的影响规律，进而探究扣件弹条断裂的控制方法。 研究表明：(1) 扣件弹条的应力危险区与现场发现的常见断裂位置一致，其中， e型扣件弹条应力危险区位于后拱与跟端的连接处，w型扣件弹条应力危险区位于跟端。(2) 通过共振响应分析结果发现在典型钢轨波磨影响下轮对-钢轨-扣件系统的振动主频与扣件弹条的模态频率相近，容易导致扣件弹条发生共振，进而发生断裂现象。(3) 通过疲劳失效分析结果发现钢轨波磨的存在会导致扣件弹条疲劳寿命的减少，使得扣件弹条的疲劳寿命远小于其设计疲劳寿命，进而导致断裂。(4)对于小半径曲线区段的e型扣件弹条，控制波长范围为40-60 mm的钢轨波磨波深小于0.078 mm，e型扣件弹条安装时弹程范围为10-12 mm，车辆轴重小于14 t均能有效抑制钢轨波磨区段扣件弹条的断裂。对于高铁长大坡区段的w型扣件弹条，控制波长范围为120-160 mm的钢轨波磨波深小于0.006 mm，w型扣件弹条安装时螺栓预紧力范围为200-250 N·m，车辆轴重小于15 t均能有效抑制钢轨波磨区段扣件弹条的断裂。 |
| 作者： | 包鹏羽 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 崔晓璐 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
检索历史
应用推荐
