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基于轮轨几何特征的钢轨打磨应用研究
| 论文题名： | 基于轮轨几何特征的钢轨打磨应用研究 |
| 关键词： | 钢轨打磨;型面设计;接触疲劳;动力学;经济学模型 |
| 摘要： | 自改革开放以来我国经济迅猛发展,物流事业的腾飞,以及国家春运的要求,各地区间的交流变得更加频繁。正是在这样的大的社会背景下,我国铁路正向着安全、高效快速、长编组重载方向发展。在长期的运营过程中,钢轨材质的磨耗和退化的自然过程,随着其不断的发展,可能导致钢轨的迅速失效。当外加的接触应力和钢材本身的屈服强度不平衡时,钢轨的成本就会增加,因此钢轨打磨技术逐渐成为一种对于处理钢轨接触疲劳和塑性流动过程加以控制的维修技术。 本文研究工作就是在这样的社会背景下,初步分析讨论了轨道交通中经常遇到的接触疲劳问题和异常磨耗问题。通过建立车辆轨道耦合动力学模型和基于几何参数的型面设计模型,设计了高速客运专线的小半径曲线、中等半径曲线以及直线段的钢轨打磨型面,并经过了车辆动力学的验证,对比了钢轨打磨前后的设计型面对轮对横移量、轮轨垂向力、横向力、脱轨系数等影响。同时也根据基于几何参数型面设计经验法,设计了地铁轨道小半径曲线型面,并对其进行了动力学验证,设计的非对称型面在小半径曲线上,可以有效增大滚动圆半径差,使轮对产生自导向能力,增强车辆的曲线通过性能,减小轮对横移量。本文的具体工作及取得成果如下: 1、本文提出了一种基于轮轨接触几何特征的型面设计方法,并设计了高速客运专线的直线段、小半径圆曲线、中等半径圆曲线的钢轨轨打磨型面,分析比较了打磨前后钢轨型面的接触几何特性及对车辆动力学性能的影响,结果表明打磨后的钢轨型面能够有效降低轮轨间的接触压力,改善接触状态,提高车辆曲线自导向能力。 2、本文根据轮轨接触几何特征型面设计方法设计了地铁轨道小半径曲线打磨型面,并对比分析了打磨前后的车辆动力学性能,结果表明打磨后的钢轨型面能够显著降低轮对横移量、轮轨垂向力、脱轨系数等,提高了车辆的曲线通过性能。根据对打磨周期内不同速度条件下车辆曲线通过性能进行动力学仿真,得出了关于不同型面在不同速度和激扰条件下最大轮轨垂向力之间的关系,仿真结果与现场观测相一致。 3、本文提出了一种可以综合考虑打磨列车等设备折旧成本、打磨成本、停车成本、检测成本、风险成本、置换成本在内的钢轨打磨成本现值计算模型。为了优化钢轨打磨提供数据基础。 |
| 作者： | 杜星 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 郭俊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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