国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

404 Not Found


nginx
404 Not Found

404 Not Found


nginx
404 Not Found

404 Not Found


nginx
404 Not Found

404 Not Found


nginx
404 Not Found

404 Not Found


nginx
404 Not Found

404 Not Found


nginx

CHN60軌與59R2槽型軌對(duì)現(xiàn)代有軌電車(chē)輪軌匹配性能的影響分析

2020-02-24 08:28:02沈江許貴陽(yáng)
鐵道建筑 2020年1期
關(guān)鍵詞:型面輪軌鋼軌

沈江 許貴陽(yáng)

(1.北京建筑大學(xué)機(jī)電與車(chē)輛工程學(xué)院,北京 100044;2.北京建筑大學(xué)城市軌道交通車(chē)輛服役性能保障北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100044)

100%低地板有軌電車(chē)由于其車(chē)內(nèi)空間大、載客量大、舒適穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),在我國(guó)城市軌道交通建設(shè)中得以快速發(fā)展。其核心技術(shù)在于承載車(chē)體的轉(zhuǎn)向架,國(guó)內(nèi)外主要采用獨(dú)立旋轉(zhuǎn)車(chē)輪轉(zhuǎn)向架和小輪徑傳統(tǒng)輪對(duì)轉(zhuǎn)向架實(shí)現(xiàn)低地板結(jié)構(gòu)[1]。獨(dú)立旋轉(zhuǎn)車(chē)輪的作用在于降低車(chē)體地板高度,可適應(yīng)城市內(nèi)極小半徑的曲線,方便乘客上下車(chē)。目前,在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)代有軌電車(chē)軌道中,普通軌和槽型軌均有使用。槽型軌由于軌頭設(shè)坡代替軌底坡,以增加輪軌匹配度,減小磨耗,且槽型軌軌頭帶有可保護(hù)車(chē)輪輪緣的U 形槽,所以我國(guó)新建現(xiàn)代有軌電車(chē)軌道系統(tǒng)全線均采用59R2或60R2槽型軌[2]。

專家學(xué)者對(duì)有軌電車(chē)輪軌匹配關(guān)系已經(jīng)做出了一些研究。趙偉等[3]分別建立了新舊車(chē)輪與新舊鋼軌匹配的三維有限元模型,分析不同模型的接觸斑面積、形狀和接觸應(yīng)力的變化規(guī)律。都敏[4]研究70%低地板有軌電車(chē)磨耗車(chē)輪與鋼軌的匹配關(guān)系,分別建立了標(biāo)準(zhǔn)車(chē)輪與不同磨耗程度軌面匹配的有限元模型。司道林等[5]研究了車(chē)輪型面與60R2 槽型鋼軌接觸的匹配關(guān)系,分析不同橫移量工況下的接觸狀態(tài)。汪振國(guó)等[6]建立了四模塊有軌電車(chē)仿真模型,分析CHN60鋼軌與60R2 槽型軌對(duì)有軌電車(chē)小半徑曲線通過(guò)能力的影響。王健等[7]研究高速鐵路CHN60 鋼軌廓形與不同車(chē)輪型面的匹配性能,利用車(chē)輛-軌道耦合動(dòng)力學(xué)模型分析車(chē)輛運(yùn)行平穩(wěn)性、曲線通過(guò)能力及輪軌接觸點(diǎn)動(dòng)態(tài)分布情況。王雷等[8]研究了60R2 槽型軌不對(duì)稱三開(kāi)道岔設(shè)計(jì),闡述了道岔平面線型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)。周業(yè)明等[9]以Ri60 槽型軌為例,討論了有軌電車(chē)車(chē)輪輪緣的最大磨耗限度問(wèn)題,并給出了車(chē)輪輪緣磨耗的最大推薦值。

然而,學(xué)者們?cè)谘芯恐写蠖噌槍?duì)普通工字鋼軌與60R2 槽型軌,對(duì)新型59R2 槽型軌的輪軌匹配研究較少。由于槽型軌的軌槽由5段不同半徑曲線及直線構(gòu)成,軌腰纖細(xì),使其軋制工藝復(fù)雜,報(bào)廢率高,出廠精度較工字軌略低,造價(jià)較工字軌高40%[2]。此外,其運(yùn)營(yíng)損耗也較工字軌快。而普通工字鋼軌是我國(guó)鐵路中常用的鋼軌類型,與我國(guó)車(chē)輛車(chē)輪匹配度好,技術(shù)成熟。在獨(dú)立路權(quán)段,有軌電車(chē)軌道系統(tǒng)一般采用綠化鋪裝,在當(dāng)下有軌電車(chē)快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)下,有必要研究普通軌與槽型軌對(duì)現(xiàn)代有軌電車(chē)輪軌匹配狀態(tài)的影響,對(duì)比分析其輪軌匹配關(guān)系,合理確定鋼軌選型。

1 輪軌接觸有限元模型建立

1.1 輪軌型面采集

列車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中伴隨著磨耗的發(fā)生,當(dāng)車(chē)輪磨損到一定程度時(shí)會(huì)影響輪軌匹配性能。為了研究車(chē)輪型面與不同鋼軌廓形的匹配性能,對(duì)一有軌電車(chē)實(shí)際線路進(jìn)行跟蹤測(cè)量,并利用輪軌型面測(cè)量?jī)x實(shí)測(cè)得到新車(chē)輪型面和運(yùn)行4 788,19 204,35 854 km后的磨耗車(chē)輪型面,不同運(yùn)行里程的車(chē)輪型面外形如圖1所示。

圖1 不同運(yùn)行里程的車(chē)輪型面外形

由圖1可見(jiàn),車(chē)輪型面磨耗主要在輪緣部分,隨著運(yùn)行里程的增加,磨耗量增加,可能會(huì)導(dǎo)致在行車(chē)過(guò)程中車(chē)輪容易發(fā)生偏移,降低行車(chē)穩(wěn)定性。因此,本文測(cè)得不同磨耗程度的車(chē)輪型面,研究不同工況下的輪軌匹配性能。59R2槽型軌截面尺寸見(jiàn)圖2。

圖2 59R2槽型軌截面(單位:mm)

1.2 計(jì)算模型建立

采用ABAQUS 有限元軟件建立有軌電車(chē)輪軌接觸模型,在車(chē)輪建模時(shí),將采集得到的不同程度磨耗車(chē)輪型面分別與CHN60 鋼軌、59R2 槽型軌型面匹配建立有限元模型。由于輪對(duì)結(jié)構(gòu)和載荷的對(duì)稱性,僅建立單側(cè)車(chē)輪-鋼軌接觸模型。車(chē)輪、鋼軌材料參數(shù)見(jiàn)表 1。表中:ρ為密度;σs為屈服極限;Ee為楊氏模量;μ為摩擦因數(shù)。

表1 輪軌計(jì)算模型材料參數(shù)

輪軌接觸有限元模型網(wǎng)格劃分采用三維實(shí)體網(wǎng)格,輪背距為1 382 mm,軌距為1 435 mm,軸重為100 kN。根據(jù)有限元理論,計(jì)算結(jié)果的精度依賴于網(wǎng)格的精細(xì)程度,但網(wǎng)格劃分越多,計(jì)算工作量越大??紤]到列車(chē)運(yùn)行的實(shí)際工況,接觸區(qū)應(yīng)力遠(yuǎn)大于非接觸區(qū),即接觸區(qū)內(nèi)存在明顯的應(yīng)力集中,因此輪軌接觸區(qū)劃分為邊長(zhǎng)為1 mm網(wǎng)格,輪轂、輻板、軌底等非接觸區(qū)劃分為10~15 mm 單元網(wǎng)格,這樣既保證了較高的精度,也保證了計(jì)算速度。

定義載荷時(shí),輪軌接觸模型施加半軸重50 kN,方向垂直向下,對(duì)鋼軌底面完全約束。CHN60 鋼軌、59R2 槽型軌實(shí)體有限元模型網(wǎng)格如圖3 所示,接觸區(qū)局部有限元網(wǎng)格如圖4所示。

圖3 輪軌有限元模型

圖4 接觸區(qū)局部有限元網(wǎng)格

2 接觸計(jì)算結(jié)果分析

2.1 輪軌Mises等效應(yīng)力

通常采用Von Mises 準(zhǔn)則[10]評(píng)價(jià)疲勞與破壞。應(yīng)用ABAQUS 軟件,分析了不同運(yùn)行里程下的輪軌接觸應(yīng)力,CHN60鋼軌、59R2槽型軌與新車(chē)輪匹配的Mises等效應(yīng)力云圖見(jiàn)圖5。

圖5 CHN60鋼軌、59R2槽型軌與新車(chē)輪匹配的Mises等效應(yīng)力云圖(單位:MPa)

當(dāng)新車(chē)輪與CHN60鋼軌在軸重工況下匹配時(shí),車(chē)輪最大Mises 等效應(yīng)力為678.6 MPa,鋼軌最大Mises等效應(yīng)力為668.3 MPa,均超過(guò)了材料的屈服極限。CHN60 鋼軌最大應(yīng)力點(diǎn)位于軌面下4.06 mm 處,距軌距角31.83 mm。

當(dāng)新車(chē)輪與59R2 槽型軌在軸重工況下匹配時(shí),車(chē)輪最大Mises 等效應(yīng)力為659.3 MPa,比與CHN60鋼軌配合的車(chē)輪最大Mises 等效應(yīng)力值減小約2.85%,鋼軌最大Mises 等效應(yīng)力為665.7 MPa,比CHN60 鋼軌的最大等效應(yīng)力值減小約為1.9%,也均超過(guò)了材料的屈服極限。59R2 槽型軌最大應(yīng)力點(diǎn)位于軌面下3.46 mm 處,距軌距角30.98 mm。當(dāng)新車(chē)輪與 CHN60 鋼軌、59R2 槽型軌匹配時(shí),與 59R2 槽型軌匹配的輪、軌Mises 等效應(yīng)力均略小于與CHN60 鋼軌匹配的,59R2鋼軌的最大應(yīng)力點(diǎn)位于鋼軌表面以下且更接近鋼軌軌頂中心。

圖6 CHN60鋼軌、59R2槽型軌與不同磨耗車(chē)輪匹配時(shí)最大Mises等效應(yīng)力變化曲線

CHN60 鋼軌、59R2 槽型軌與不同磨耗車(chē)輪匹配時(shí)最大Mises 等效應(yīng)力變化曲線見(jiàn)圖6??梢钥闯?,在4 種不同磨耗程度的車(chē)輪情況下,與59R2 槽型軌匹配的最大Mises等效應(yīng)力均小于與CHN60鋼軌匹配的最大等效應(yīng)力,其中新車(chē)輪情況下相差值最小,僅有12.9 MPa,運(yùn)行4 788 km 情況下相差值最大,相差值為198.1 MPa。

當(dāng)運(yùn)行里程達(dá)到4 788 km 時(shí),車(chē)輪與CHN60鋼軌匹配最大Mises 應(yīng)力值增加了199.5 MPa,而與59R2槽型軌匹配最大Mises 應(yīng)力值增加了14.3 MPa。車(chē)輪與CHN60 鋼軌、59R2 槽型軌匹配的Mises 等效應(yīng)力變化規(guī)律是一個(gè)先上升后下降的過(guò)程且變化規(guī)律相似。

由于輪軌磨耗,實(shí)際運(yùn)行線路中多為磨耗車(chē)輪,而且磨耗車(chē)輪與鋼軌經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后可以達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的接觸。本文以運(yùn)行35 854 km 車(chē)輪型面為普遍磨耗型面,磨耗車(chē)輪與CHN60 鋼軌、59R2 槽型軌匹配時(shí)最大Mises應(yīng)力云圖見(jiàn)圖7。

圖7 運(yùn)行35 854 km磨耗車(chē)輪與CHN60鋼軌、59R2槽型軌匹配時(shí)最大Mises應(yīng)力云圖(單位:MPa)

由圖7(a)可見(jiàn),輪軌最大Mises應(yīng)力為703.8 MPa。由圖 7(b)可見(jiàn),輪軌最大 Mises 應(yīng)力為 527.2 MPa。CHN60 鋼軌Mises 應(yīng)力層由最大應(yīng)力點(diǎn)向周?chē)饘咏档停?9R2 鋼軌表面下出現(xiàn)2 個(gè)最大應(yīng)力點(diǎn),分別位于軌面下1.26,2.97 mm 處,距離軌距角27.5,40.5 mm。此接觸情況雖然最大應(yīng)力值未超過(guò)屈服極限,但接觸應(yīng)力分布不均勻。

2.2 輪軌接觸狀態(tài)

輪軌間的相互作用依靠接觸斑傳遞[11],輪軌接觸面積僅有幾十到一百多平方毫米,卻承受了來(lái)自車(chē)輛數(shù)十噸的載重,所以接觸斑是評(píng)價(jià)輪軌匹配性能的重要指標(biāo)之一。CHN60,59R2鋼軌與運(yùn)行不同里程車(chē)輪匹配的接觸斑情況見(jiàn)表2??梢钥闯?,當(dāng)新車(chē)輪與CHN60 鋼軌匹配時(shí),接觸斑面積較小且形狀更接近于橢圓形。

表2 CHN60,59R2鋼軌與運(yùn)行不同里程車(chē)輪匹配接觸狀態(tài)

當(dāng)運(yùn)行4 788 km 的車(chē)輪與CHN60鋼軌匹配時(shí),接觸斑面積約為65.015 mm2,在運(yùn)行前期輪軌接觸應(yīng)力大且接觸面積小,經(jīng)過(guò)劇烈磨損后,接觸斑橫軸變長(zhǎng),形狀變得“扁寬”。當(dāng)運(yùn)行4 788 km 的車(chē)輪與59R2 槽型軌匹配時(shí),接觸斑面積約為76.796 mm2,與新車(chē)輪匹配接觸斑面積相差不多,且接觸斑形狀依然保持橢圓形。

當(dāng)運(yùn)行19 204 km 的車(chē)輪與59R2 槽型軌匹配時(shí),接觸斑面積有較大幅度的增加,接觸斑橫軸變長(zhǎng),在鋼軌的橫向方向與車(chē)輪接觸面積增大,而與CHN60鋼軌匹配時(shí)接觸斑面積變化較小,約為66.016 mm2,形狀依然為橢圓形。

運(yùn)行35 854 km的車(chē)輪與59R2槽型軌匹配的接觸斑面積約為103.809 mm2,接觸斑形狀變得長(zhǎng),呈不規(guī)則形狀。而與CHN60 鋼軌接觸斑面積有較小幅度的增加,約為79.019 mm2。

3 結(jié)論

本文將不同磨耗程度的車(chē)輪型面分別與CHN60鋼軌、59R2 槽型軌型面在軸重工況下進(jìn)行匹配,建立輪軌三維有限元模型,通過(guò)分析比較不同匹配模型的接觸Mises應(yīng)力、接觸狀態(tài)。主要結(jié)論如下:

1)有軌電車(chē)新車(chē)輪與 CHN60 鋼軌、59R2 槽型軌匹配的最大等效應(yīng)力相差不大,59R2槽形軌的最大應(yīng)力點(diǎn)位于鋼軌表面以下且更接近鋼軌軌頂中心。

2)新輪經(jīng)過(guò)不斷磨耗,與 CHN60 鋼軌、59R2 槽型軌匹配的最大等效應(yīng)力先增加后減少,且與59R2 槽型軌匹配最大等效應(yīng)力均小于與CHN60鋼軌匹配的。

3)有軌電車(chē)磨耗車(chē)輪與59R2 槽型軌匹配的接觸斑面積大,最大等效應(yīng)力小,且形狀更接近于橢圓形,匹配性能優(yōu)于其他模型。因此,參照磨耗后車(chē)輪型面對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),是一個(gè)值得研究的方向。

綜合分析比較有軌電車(chē)車(chē)輪與CHN60 鋼軌、59R2 槽型軌匹配的輪軌最大Mises 應(yīng)力分布、接觸狀態(tài)結(jié)果,當(dāng)有軌電車(chē)車(chē)輪為新輪且直線運(yùn)行時(shí),2種匹配方式差別不大。當(dāng)車(chē)輪經(jīng)過(guò)不斷磨耗,有軌電車(chē)與59R2 槽型軌匹配性能比CHN60 鋼軌更好。隨著運(yùn)行里程的增加,59R2槽型軌接觸斑面積出現(xiàn)不規(guī)則的現(xiàn)象,在后續(xù)的研究中將繼續(xù)跟蹤分析,研究接觸斑的變化規(guī)律,為有軌電車(chē)車(chē)輪的及時(shí)維修提供有效的建議和參考。

猜你喜歡
型面輪軌鋼軌
中低速磁浮道岔與輪軌道岔的差異
基于數(shù)值分析的汽車(chē)A柱加強(qiáng)板模具型面改進(jìn)
模具型面數(shù)控加工自動(dòng)化編程系統(tǒng)開(kāi)發(fā)
鋼軌焊后雙中頻感應(yīng)加熱工藝研究
基于鋁擠壓模具倒扣型面的三軸加工應(yīng)用
中低速磁浮與輪軌交通信號(hào)系統(tǒng)的差異
非線性穩(wěn)態(tài)曲線通過(guò)時(shí)輪軌滾動(dòng)接觸的數(shù)值求解方法
高速鐵路鋼軌疲勞過(guò)程的超聲非線性系數(shù)表征
國(guó)內(nèi)外高速鐵路鋼軌性能對(duì)比研究
減緩高速鐵路鋼軌波磨的仿真分析
404 Not Found

404 Not Found


nginx
404 Not Found

404 Not Found


nginx
404 Not Found

404 Not Found


nginx
404 Not Found

404 Not Found


nginx
404 Not Found

404 Not Found


nginx
大足县| 衡山县| 平原县| 石家庄市| 江北区| 大港区| 右玉县| 精河县| 合山市| 乐至县| 海林市| 潼南县| 寻乌县| 民权县| 丹凤县| 盐城市| 吴川市| 剑河县| 保山市| 泾源县| 达拉特旗| 大荔县| 临夏市| 大姚县| 贵阳市| 武宣县| 辉县市| 辽阳市| 武邑县| 马龙县| 兴国县| 石泉县| 蚌埠市| 哈巴河县| 九龙坡区| 吕梁市| 安仁县| 昆山市| 平邑县| 赤水市| 京山县|