重載鐵路鋼軌磨耗預測研究.pdf

1、重載鐵路作為鐵路貨物運輸中最先進有效的技術手段，已在世界各國得到廣泛應用及發(fā)展，改善了我國貨物運輸供需矛盾問題。然而重載鐵路在運用過程中會發(fā)生嚴重的輪軌磨耗現象，增加重載鐵路運輸成本，危及車輛運行安全，極大地制約著重載鐵路的發(fā)展。為保障重載鐵路運輸健康快速發(fā)展，需要對鋼軌磨耗及相關問題進行大量現場調研及仿真研究。
　　重載鐵路鋼軌磨耗仿真雖然只涉及到輪軌系統(tǒng)，但是需要建立完整的車輛-軌道動力學模型，本文基于車輛-軌道系統(tǒng)動力學理論

2、、三維輪軌接觸力學理論、Archard材料磨損理論在UM動力學計算軟件中建立了鋼軌磨耗預測計算模型。將貨車車輛簡化為具有90個自由度的多剛體系統(tǒng)，對摩擦減振器、交叉支撐拉桿、軸箱定位裝置等非線性構件進行詳細考慮，采用多點-面接觸模型模擬部件間接觸摩擦行為，并充分考慮部件止擋間隙;將軌道系統(tǒng)考慮成集總參數模型，考慮鋼軌的慣性特征以及其在橫向、垂向、平移運動以及繞縱向的轉動，依據一定的等效性原則，將鋼軌彈性支撐層用彈簧阻尼單元進行模擬，鋼軌

3、通過軌下彈性支撐層與剛性基礎相連，不考慮軌枕、路基等其他軌道部件的影響;基于Hertz理論及Kalker簡化理論進行輪軌接觸計算;基于Archard材料磨損模型進行鋼軌磨耗計算。針對各種車型和通過速度，開展多工況計算并設置權重因子，模擬線路實際行車條件，根據磨損程度采用不同磨耗因子。為提高數值計算穩(wěn)定性，累積磨耗深度每達到0.1mm進行鋼軌型面更新;用建立的貨車軌道模型動力學模型進行車輛穩(wěn)定性計算，與翟婉明提出的車輛-軌道耦合動力學計算

4、模型進行對比，驗證所建立的模型的準確性。
　　對朔黃鐵路不同地段鋼軌廓形進行測試，掌握鋼軌在不同曲線地段的磨耗特點;基于磨耗演變模型研究重載鐵路不同曲線地段鋼軌磨耗的發(fā)展規(guī)律，分別對60kg/m和75kg/m鋼軌進行磨耗演化，掌握不同地段，不同類型鋼軌，不同運營條件下鋼軌磨耗的演化過程和特征，弄清我國重載鐵路鋼軌磨耗演變規(guī)律;探究鋼軌磨耗對重載車輛軌道動力學行為的影響規(guī)律，基于車輛運行安全提出適用于不同半徑曲線地段的鋼軌打磨維護周