C0-C0型電傳動內(nèi)燃機車車輪磨耗及影響參數(shù)研究.pdf

1、隨著機車車輛軸重的不斷增加，輪軌磨耗日益嚴(yán)重，輪軌磨耗會直接影響機車系統(tǒng)動力學(xué)性能和輪軌作用力，對車輪的使用壽命、機車運行的安全性和平穩(wěn)性帶來很大的影響，且增加機車運營的維護保養(yǎng)成本。因此對機車車輪磨耗開展深入研究具有十分重要的意義。鑒于此，為研究輪軌磨耗規(guī)律，本文以在越南鐵路運行的C0-C0型內(nèi)燃機車為研究對象，基于機車系統(tǒng)動力學(xué)模型、輪軌滾動接觸理論，結(jié)合車輪磨耗模型展開機車車輪磨耗仿真研究，并分析了線路、機車主要參數(shù)以及運營條件對

2、機車車輪磨耗的影響，以期為減輕機車車輪磨耗提供一定的理論參考。
　　首先根據(jù)C0-C0型機車的基本結(jié)構(gòu)，建立了機車-軌道空間耦合動力學(xué)模型，模型中對各運動部件的受力進行了分析，并建立了相應(yīng)的振動運動方程。采用多體動力學(xué)分析軟件SIMPACK建立了機車非線性系統(tǒng)動力學(xué)模型，模型中考慮了機車的一系、二系懸掛系統(tǒng)，以及各部件間的連接關(guān)系。
　　在動力學(xué)計算模型中輪軌滾動接觸是機車車輛系統(tǒng)動力學(xué)分析中的重要部分。從法向接觸和切向接觸

3、兩個方面闡述國內(nèi)外滾動接觸的相關(guān)理論，以接觸斑面積和最大接觸應(yīng)力為基礎(chǔ)，對赫茲、半赫茲接觸模型與CONTACT程序進行對比。結(jié)果表明，半赫茲接觸模型較赫茲接觸模型更接近于CONTACT程序的結(jié)果。因此，法向接觸問題和切向接觸問題選用半赫茲接觸理論和基于半赫茲的FASTSIM算法為輪軌接觸計算模型。
　　詳細(xì)敘述Zobory、Braghin兩種磨耗模型，根據(jù)Zobory和Braghin兩種磨耗模型進行機車車輪磨耗仿真。采用FFT低通

4、濾波平滑方法對車輪磨耗數(shù)據(jù)進行平滑，并對其的平滑效果進行評價，該平滑方法能較好反映原始數(shù)據(jù)的分布情況。采用車輪磨耗深度為0.1mm作為車輪踏面磨耗更新的條件。將仿真結(jié)果與現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)進行比較分析。結(jié)果表明，采用Zobory和Braghin磨耗模型的計算結(jié)果與實測數(shù)據(jù)相比均有一定的誤差，但Zobory模型更能接近實測數(shù)據(jù)，故選用Zobory模型作為計算研究的依據(jù)。為了使仿真結(jié)果更加精確，對Zobory模型進行進一步修正。采用修正后的模型和

5、相應(yīng)的數(shù)值程序?qū)C車車輪磨耗深度和分布規(guī)律進行仿真，并預(yù)測了車輪磨耗到限的運行里程。
　　為了驗證修正后的磨耗仿真模型計算結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性，基于數(shù)理統(tǒng)計理論并結(jié)合實測車輪磨耗數(shù)據(jù)，提出了一種機車車輪鏇修周期預(yù)測模型，并編制相應(yīng)計算程序。在不同的可靠度下，采用該模型預(yù)測出機車車輪磨耗到限的運行里程，與磨耗仿真結(jié)果進行對比，計算結(jié)果表明修正后的車輪磨耗仿真模型與基于實測數(shù)據(jù)的車輪鏇修周期預(yù)測模型具有很好的一致性，所以修正后的車輪磨

6、耗仿真模型能夠反映車輪磨耗的實際情況。
　　應(yīng)用修正后的磨耗仿真模型研究軌道系統(tǒng)參數(shù)、機車系統(tǒng)參數(shù)以及運營條件對車輪磨耗的影響。結(jié)果表明，車輪磨耗深度隨曲線半徑減小而增大。提高線路等級能降低車輪磨耗。在一定程度上軌距增加有利于減輕車輪磨耗。當(dāng)ML20踏面與P43鋼軌相匹配時，從減小車輪磨耗的角度考慮，軌底坡應(yīng)設(shè)置為1/40。使用P50鋼軌比P43鋼軌能夠有效減小車輪磨耗。車輪磨耗深度、磨耗分布范圍隨車速的增加而增加。隨著軸重的增大