高速列車車輪多邊形問(wèn)題研究.pdf

1、隨著高速列車運(yùn)行線路不斷增加，高速列車在運(yùn)營(yíng)一定里程后車輪圓周方向出現(xiàn)多邊形磨耗。車輪多邊形會(huì)加劇輪軌動(dòng)態(tài)作用，產(chǎn)生高頻輪軌沖擊振動(dòng)，對(duì)軌道和車輛部件產(chǎn)生破壞，惡化乘客乘坐舒適性，高速列車車輪多邊形問(wèn)題已經(jīng)引起鐵路部門和科研院所越來(lái)越多的關(guān)注。
　　目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)車輪多邊形問(wèn)題的研究主要集中在1～5階不圓，而現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)存在20階車輪不圓;車輪多邊形問(wèn)題是輪軌關(guān)系的難題之一，其形成機(jī)理比較復(fù)雜，目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有明確的解釋。

2、因此，有必要對(duì)高速列車車輪多邊形問(wèn)題進(jìn)行全面深入研究。
　　本文首先采用諧波函數(shù)方法來(lái)描述車輪踏面周期性不圓順，建立考慮車輪多邊形化的高速列車車輛軌道系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真模型，研究高速列車車輪1～25階多邊形化對(duì)車輛動(dòng)力學(xué)性能的影響規(guī)律;然后，基于現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外鐵路、汽車和機(jī)械加工等領(lǐng)域?qū)Χ噙呅螁?wèn)題的研究成果，探討分析高速列車車輪多邊形形成機(jī)理;最后，考慮車輪多邊形，分析車輛軌道相關(guān)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的變化對(duì)車輛動(dòng)力學(xué)性能的影響。
　　以前分

3、析車輪多邊形形成機(jī)理時(shí)，通常認(rèn)為車輪多邊形邊數(shù)近似等于輪軌振動(dòng)系統(tǒng)引起的激勵(lì)頻率與車輪轉(zhuǎn)動(dòng)頻率之比，即兩者相除為整數(shù)。本文提出一種新觀點(diǎn):當(dāng)高速列車輪軌振動(dòng)系統(tǒng)激勵(lì)頻率與車輪轉(zhuǎn)動(dòng)頻率相除出現(xiàn)余數(shù)時(shí)，也可能產(chǎn)生車輪多邊形。當(dāng)系統(tǒng)自激振動(dòng)頻率與車輪轉(zhuǎn)頻之比為整數(shù)時(shí)，車輪滾動(dòng)一周會(huì)形成N階車輪多邊形;當(dāng)兩者之比出現(xiàn)余數(shù)時(shí)，車輪滾動(dòng)多周形成N階車輪多邊形。車輪20階多邊形可由車輪滾動(dòng)1周、3周或7周形成，當(dāng)車輛運(yùn)行速度為300km/h，車輪滾動(dòng)

4、圓半徑為0.43m時(shí)，對(duì)應(yīng)系統(tǒng)自激振動(dòng)頻率分別為616Hz、205.3Hz和88Hz。
　　仿真過(guò)程中沒(méi)有考慮軌道譜激擾的影響，結(jié)果表明:對(duì)于6～25階車輪不圓，輪軌垂向力隨著波深、不圓階數(shù)和速度的增加而增大，尤其是10階以上高階不圓，增加速度更快;對(duì)于1～5階車輪不圓，輪軌垂向力并不隨著速度的增加而增大。前者對(duì)輪軌橫向力的影響不容忽視，后者對(duì)輪軌橫向力影響較小。車輪多邊形化對(duì)脫軌系數(shù)和平穩(wěn)性指標(biāo)影響很小，車輛系統(tǒng)蛇行失穩(wěn)臨界速度