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Research on Wheel Rail Wear for a 140 t Open Type Hot Metal Car 被引量:1
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作者 Bo Feng Sumei Jia Guosheng Feng 《Engineering(科研)》 2020年第8期563-580,共18页
To maintain the safety of an open-type hot-metal car and to reduce wheel-rail wear during transportation, simulation models of the main components of such car were built using Pro/E software and then tested. In partic... To maintain the safety of an open-type hot-metal car and to reduce wheel-rail wear during transportation, simulation models of the main components of such car were built using Pro/E software and then tested. In particular, the Pro/E models were imported into ADAMS/Rail for assembly and then used to construct a complete hot-metal car dynamic model. Locomotive wheel-rail attack angle, wheel-rail lateral force, and wear index were used as evaluation parameters during the simulation to analyze the effects of bogie parameter, rail parameter, and speed of the hot-metal car on wheel-rail wear. An improvement scheme for reducing wheel-rail wear was proposed based on the result of the dynamic simulation, wherein wheel-rail wear and curving performance were analyzed and compared. The simulation provided an important reference for evaluating and improving the dynamic performance of the hot-metal car. The applied effect showed that the improvement scheme is effective. 展开更多
关键词 Hot-Metal Car ADAMS/rail Dynamic Simulation wheel and rail wear
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Influence of Angle of Attack and Lateral Force between Wheel and Rail on Wear of Rail ——a Laboratory Study
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作者 金雪岩 王夏秋 《Journal of Modern Transportation》 2000年第1期85-91,共7页
Angle of attack and lateral force are two important parameters influencing wheel rail wear. This paper deals with the question of influences of the angle of attack and the lateral force on the wear of rail. A series ... Angle of attack and lateral force are two important parameters influencing wheel rail wear. This paper deals with the question of influences of the angle of attack and the lateral force on the wear of rail. A series of experiments are conducted on 1/4 JD 1 Wheel/Rail Tribology Simulation Facility. The angles of attack selected in the tests are 0°16′30″, 0°37′40″ and 1°0′0″ respectively. The lateral forces selected in the tests are 0.694 kN, 1.250 kN and 2.083 kN, respectively corresponding to the lateral forces of 25 kN, 45 kN and 75 kN measured in the field, with the aim of keeping the same ratio of L/V between laboratory and field conditions. It is found that the larger the angle of attack is, the more serious the wear of rail is. The relation of rail wear rate versus angle of attack is non linear, and the relation of rail wear rate versus lateral force is approximately linear. The influence of angle of attack is more serious than that of lateral force. For the tractive wheelset, the wear index involving linear and quadratic function terms of angle of attack has good agreement with the limited experimental data. Some conclusions are given. 展开更多
关键词 angle of attack lateral force wheel and rail wear
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Study on Match Relationship between Rail and Wheel
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作者 MA Teng ZHU Gui-lan 《Journal of Iron and Steel Research International》 SCIE EI CAS CSCD 2000年第1期43-47,共5页
The match relationship between rail and wheel was studied by investigating the behavior of the contact fatigue wear in rail/wheel systems.The hardnesses of samples were close or equal to that of the real rail and whee... The match relationship between rail and wheel was studied by investigating the behavior of the contact fatigue wear in rail/wheel systems.The hardnesses of samples were close or equal to that of the real rail and wheel.Meanwhile the probe of study went further into the condition match and the material match based on the hardness match.The experimental results show that the wear rate depends on the hardness ratio(H/H)between rail and wheel,and the safe value of H/Hequals 1.00-11.20.The fatigue life of materials relies on the operating conditions except hardness.The selected experimental conditions satisfy the condition match except Rheat-treated out-line.The factor H/Sis the main element effecting wears in rail steel and wheel steel.The nature of the hardness match is the microstructure match under specified operating conditions. 展开更多
关键词 rail/wheel match wear contact fatigue HARDNESS m icrostructure
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不同牵引特性城轨列车车轮磨耗与疲劳研究
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作者 朱爱华 龙东平 +3 位作者 李熙 杨建伟 杨上 李欣 《河北科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第4期425-433,共9页
针对列车频繁牵引起动对车轮磨耗与疲劳损伤产生的影响问题,在恒定牵引力的基础上,探究了不同牵引特性曲线恒功率区转折点速度对车轮磨耗与疲劳的影响规律。采用SIMPACK和MATLAB软件进行联合仿真,建立了不同牵引特性下城轨列车动力学模... 针对列车频繁牵引起动对车轮磨耗与疲劳损伤产生的影响问题,在恒定牵引力的基础上,探究了不同牵引特性曲线恒功率区转折点速度对车轮磨耗与疲劳的影响规律。采用SIMPACK和MATLAB软件进行联合仿真,建立了不同牵引特性下城轨列车动力学模型和基于Archard的车轮磨耗模型,分析在牵引电机不同起动转矩下牵引特性曲线恒功率区转折点速度对城轨列车轮轨蠕滑率、车轮磨耗深度、磨耗面积以及疲劳指数的影响规律。结果表明:列车牵引起动过程中,电机起动转矩越大,轮轨蠕滑率、车轮磨耗深度和磨耗面积也越大,而疲劳指数则越小;电机起动转矩一定时,随着列车牵引特性曲线恒功率区转折点速度的增大,轮轨蠕滑率、车轮磨耗深度和磨耗面积也增大,疲劳指数则有所减小;当电机起动转矩从800 N·m增大到1400 N·m,车轮磨耗深度和磨耗面积增长率最大为6.9%和12.6%,而疲劳指数下降率最大为7.2%;当恒功率区转折点速度从50 km/h增加到80 km/h,车轮磨耗深度和磨耗面积增长率最大为4.4%和4.3%,疲劳指数下降率最大为1.9%。本文研究了车辆起动转矩与恒功率转折点速度变化对车轮磨耗与疲劳的影响规律,可为车辆牵引特性设计和电机控制以及车轮运维提供参考。 展开更多
关键词 车辆工程 城轨列车 牵引特性 车轮磨耗 疲劳指数 轮轨蠕滑率
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小半径曲线上P75钢轨打磨廓形设计及应用研究
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作者 刘永乾 任尊松 +2 位作者 侯银庆 吴潇 王军平 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1112-1119,共8页
以国内某重载铁路R400 m曲线P75钢轨为研究对象,建立了轮轨接触模型和轮径差曲线描述模型,选取代表性车轮踏面和钢轨廓形,采用轮径差曲线逆向求解法优化了轮轨接触区域钢轨廓形,并依据打磨量最小化原则设计得到了曲线钢轨打磨廓形。建... 以国内某重载铁路R400 m曲线P75钢轨为研究对象,建立了轮轨接触模型和轮径差曲线描述模型,选取代表性车轮踏面和钢轨廓形,采用轮径差曲线逆向求解法优化了轮轨接触区域钢轨廓形,并依据打磨量最小化原则设计得到了曲线钢轨打磨廓形。建立了实测参数下的车辆-轨道多体动力学仿真模型,对比分析了实测廓形和设计廓形匹配下的动力学指标。按钢轨廓形设计要求,在该R400 m曲线上实施了钢轨打磨试验和轮轨动力学测试。研究结果表明,优化后轮径差曲线趋于平滑,车辆曲线通过能力得到提高,抗脱轨能力得到保持;轮轨关系得到显著改善、轮轨接触点交叉跳跃和集中问题得到缓解;轮轨横向力减小20%以上,脱轨系数减小16%以上,钢轨法向接触应力减小32%以上,轮轨蠕滑力减小26%以上;实施打磨后,轮轨横向力减小34%以上,脱轨系数减小35%以上,钢轨振动加速度减小35%以上;打磨后3个月轨面疲劳伤损未见明显发展,钢轨使用寿命由前一换轨周期的8个月延长至13.5个月。仿真分析和打磨试验验证了钢轨廓形设计方法在重载铁路小半径曲线的应用效果。 展开更多
关键词 轮径差曲线 钢轨廓形设计 钢轨打磨 轮轨力 钢轨振动加速度 钢轨磨耗
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不同曲线半径下轨底坡与轮径差最佳匹配研究
6
作者 朱爱华 孟宇轩 +2 位作者 张帆 杨建伟 郭宇轩 《浙江工业大学学报》 北大核心 2024年第1期77-85,共9页
为了研究不同曲线半径下地铁车辆动力学性能最优的轨底坡与轮径差最佳匹配,运用SIMPACK软件建立了地铁车辆动力学仿真模型,设置9种轨底坡工况和5种轮径差工况,以轮轨横向力、轮对横移量、脱轨系数、轮重减载率和轮轨磨耗指数作为车辆动... 为了研究不同曲线半径下地铁车辆动力学性能最优的轨底坡与轮径差最佳匹配,运用SIMPACK软件建立了地铁车辆动力学仿真模型,设置9种轨底坡工况和5种轮径差工况,以轮轨横向力、轮对横移量、脱轨系数、轮重减载率和轮轨磨耗指数作为车辆动力学性能的评价指标,以4种不同C型曲线半径作为研究对象,分析45种轨底坡和轮径差耦合工况下各指标的变化规律。采用熵权法对各指标进行加权求和处理,得到不同工况下的车辆动力学性能综合得分,最终分析得出车辆在不同半径曲线下轨底坡和轮径差的最佳匹配。研究结果表明:在300,400,500,600 m这4种曲线半径下,外轨轨底坡、内轨轨底坡和轮径差最优匹配方案分别为(1/20,1/40,+1),(1/20,1/40,+1),(1/30,1/30,-1),(1/40,1/30,-1)。 展开更多
关键词 轨底坡 轮径差 动力学性能 车轮磨耗 熵权法
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轮轨摩擦系数对低地板轻轨动力响应及车轮磨耗的影响
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作者 李雪 王粤欣 王开云 《交通信息与安全》 CSCD 北大核心 2024年第1期41-48,共8页
为了确保低地板轻轨车辆安全且平稳地运行,以某轻轨线路为依托,利用多体动力学软件UM(Universal Mechanism)建立了低地板轻轨车辆-轨道耦合动力学模型。选用LM磨耗型车轮踏面以及R50标准钢轨,以美国六级不平顺轨道谱作为线路激扰。基于H... 为了确保低地板轻轨车辆安全且平稳地运行,以某轻轨线路为依托,利用多体动力学软件UM(Universal Mechanism)建立了低地板轻轨车辆-轨道耦合动力学模型。选用LM磨耗型车轮踏面以及R50标准钢轨,以美国六级不平顺轨道谱作为线路激扰。基于Hertz及Kalker简化理论、Archard模型,进行不同摩擦系数共5个工况下车辆动力响应以及车轮磨耗变化规律的仿真分析。在此基础上进一步分析了4个不同运行里程阶段对应共96组车轮磨耗型面下轻轨车辆安全性指标的变化规律。研究了4个不同运行里程阶段对应的不同车轮磨耗型面下车辆过曲线时安全性指标随摩擦系数的变化情况。结果表明:脱轨系数、轮轴横向力、轮轨横向力、车体横向加速度受摩擦系数的影响较为显著,而轮重减载率、车体垂向加速度对摩擦系数的改变并不敏感。车轮磨耗深度随里程和摩擦系数的增加而增大,且相同工况下独立旋转车轮的磨耗情况更加严重。在车辆运行40000 km后,其轮轨横向力、轮轴横向力、脱轨系数整体呈现随里程增加而增大的规律,而轮重减载率基本不受运行里程的影响。在不同摩擦系数及运行里程的叠加影响下,轮轨横向力、轮轴横向力、脱轨系数的峰值出现的位置不同,而轮重减载率却始终处于较为稳定的状态。 展开更多
关键词 轨道交通 低地板轻轨 动力响应及车轮磨耗分析 车辆-轨道耦合动力学 摩擦系数
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车轮不圆工况下轨底坡对地铁车辆动力学性能影响及最优匹配研究
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作者 朱爱华 邢旭 +1 位作者 孟宇轩 白堂博 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2024年第8期76-86,共11页
针对车轮不圆引起的车轮型面变化对轨底坡设置产生的影响,运用SIMPACK软件建立地铁车辆-轨道动力学模型,设置9种轨底坡和2种车轮不圆工况,选用直线和4种不同半径曲线,分析轨底坡耦合车轮不圆对车辆动力学性能的影响;以轮轨垂向力、轮轨... 针对车轮不圆引起的车轮型面变化对轨底坡设置产生的影响,运用SIMPACK软件建立地铁车辆-轨道动力学模型,设置9种轨底坡和2种车轮不圆工况,选用直线和4种不同半径曲线,分析轨底坡耦合车轮不圆对车辆动力学性能的影响;以轮轨垂向力、轮轨横向力、脱轨系数、轮重减载率、轮对横移量和磨耗指数作为评价指标,基于熵权法建立多目标优化模型,对车辆直线运行平稳性和曲线通过能力进行评价,得到轨底坡和车轮不圆的最优匹配方案。研究表明,车轮存在不圆时,轨底坡变化对横向平稳性的影响大于垂向平稳性;车轮不圆会增加轨底坡对轮轨垂向力、轮轨横向力、轮重减载率的影响程度;存在车轮不圆时,直线线路以及R300、R400、R500和R600 m这4种曲线线路下,外/内轨最优轨底坡分别为(1/40,1/30)、(1/20,1/30)、(1/40,1/30)、(1/30,1/30)和(1/30,1/30);无车轮不圆时则为(1/40,1/30)、(1/30,1/40)、(1/30,1/30)、(1/30,1/30)和(1/40,1/30)。该研究可以为车轮维护及运营线路设计提供技术支持。 展开更多
关键词 轨底坡 车轮不圆 动力学性能 车轮磨耗 熵权法
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列车轮缘润滑材料性能分析与应用研究
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作者 方聪聪 丁一 +3 位作者 陈军 周伟 关煜彬 詹胜鹏 《摩擦学学报(中英文)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期143-153,共11页
通过基础摩擦磨损试验研究了干态摩擦和3种轮缘润滑棒条件下的轮箍材料试样的摩擦磨损行为,结合扫描电镜和表面测量仪观察磨损表面形貌、损伤特征和磨痕几何形状,对3种轮缘润滑棒进行能谱分析,探究了润滑成分对轮轨材料减摩的影响,并根... 通过基础摩擦磨损试验研究了干态摩擦和3种轮缘润滑棒条件下的轮箍材料试样的摩擦磨损行为,结合扫描电镜和表面测量仪观察磨损表面形貌、损伤特征和磨痕几何形状,对3种轮缘润滑棒进行能谱分析,探究了润滑成分对轮轨材料减摩的影响,并根据试验结果进行了2个月的现场机车轮缘磨耗跟踪测量.研究结果表明施加轮缘润滑棒作为润滑介质后可降低界面摩擦系数至0.15~0.50,试样表面摩擦损伤均有不同程度降低,3种轮缘润滑棒工况相比干态摩擦工况的试样磨损率分别降低17.21%、28.58%和20.50%;润滑剂成分研究表明,石墨-二硫化钼的轮缘润滑棒能在摩擦接触表面形成延展性强、覆盖率高的致密固体润滑膜,抗磨减摩性能最优;轮缘润滑棒B在DF12机车1轴轮对安装使用后轮缘磨耗有明显减缓,第1、4轴轮对轮缘磨耗之比下降50%. 展开更多
关键词 轮轨磨损 小半径曲线 轮缘润滑 固体润滑 表面疲劳损伤
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基于多目标优化策略的曲线钢轨非对称打磨设计
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作者 周骏 刘林芽 李纪阳 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3166-3178,共13页
铁路曲线钢轨打磨一直是养护维修工作的重点之一,虽然钢轨的磨损不可避免,但适当打磨型面能有效减缓磨损。为了降低打磨去除量,改善轮轨接触性能,提高铁路系统的安全性和经济性,提出一种基于多目标协方差矩阵自适应优化策略(MO-CMA-ES)... 铁路曲线钢轨打磨一直是养护维修工作的重点之一,虽然钢轨的磨损不可避免,但适当打磨型面能有效减缓磨损。为了降低打磨去除量,改善轮轨接触性能,提高铁路系统的安全性和经济性,提出一种基于多目标协方差矩阵自适应优化策略(MO-CMA-ES)的曲线段打磨型面设计方法。首先,通过主成分分析方法(PCA),从钢轨磨耗型面中选取代表性的磨耗型面作为初始种群。接着,采用NURBS曲线拟合算法对这些型面进行曲线拟合,以建立参数化模型。随后,使用MOCMA-ES算法进行多目标优化,其中目标函数包括降低打磨去除量、轮重减载率和轮轴横向力。根据每个型面在不同目标函数下的适应度值,进行种群的进化与连续迭代,直到满足终止条件,即适应度函数值不再显著变化。最后,从最终的种群中选取目标适应度值最小的子代个体作为最优解。优化结果显示,优化型面降低了45.3%的打磨去除量,同时内外轨轨顶的打磨下降高度分别降低了0.84 mm和0.23 mm。静态轮轨接触方面,优化后的轮轨接触点分布更加均匀,且轨距角过渡区域的跳跃现象得到改善。动力学性能方面,优化型面降低了列车车体的横向加速度和轮轨横向力。此外,有效减小了轮对的横向位移,并微幅降低了轮轨最大接触应力。研究结果为曲线钢轨打磨提供了一种智能化的设计方法与参考。 展开更多
关键词 轮轨磨耗 主成分分析方法 多目标协方差矩阵自适应优化算法 磨耗代表型面 钢轨打磨去除量
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载荷对D2车轮钢滑动磨损表层微观组织和性能影响
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作者 刘春鹏 张关震 +3 位作者 李传维 顾剑锋 索忠源 任瑞铭 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期150-159,共10页
目的研究滑动磨损条件下,载荷变化对D2车轮钢表层微观组织和磨损性能的影响。方法利用MRH-30(环块)滑动摩擦磨损试验机进行滑动磨损试验。使用金相显微镜(OM)、场发射扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和场发射透射电镜(TEM)等设备,分析... 目的研究滑动磨损条件下,载荷变化对D2车轮钢表层微观组织和磨损性能的影响。方法利用MRH-30(环块)滑动摩擦磨损试验机进行滑动磨损试验。使用金相显微镜(OM)、场发射扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和场发射透射电镜(TEM)等设备,分析滑动磨损后表层微观组织、表面磨损形貌和硬度变化。结果不同载荷条件下,随着磨损时间的增加,轮轨试样磨损量逐渐增加。200 N载荷条件下,(环状)车轮试样的磨损量大于100 N车轮试样磨损量,但200 N钢轨(块状)试样的磨损量却低于100 N钢轨试样。滑动磨损后,在不同载荷条件下,车轮试样表面主要形成长条状白层和不连续的月牙状白层。在200 N载荷条件下,由于车轮试样的磨损量较高,其白层厚度和表面白层硬度都小于100 N载荷条件下的车轮试样。在200 N载荷条件下,车轮试样表面更易形成不连续的月牙状白层。由于轮轨试样表面存在微凸体,高载荷会加速车轮试样表面局部微凸体发生严重塑性变形,导致月牙状白层的形成。在白层内片状渗碳体发生明显溶解和铁素体晶粒显著细化。结论车轮表面白层对磨损性能有明显影响。滑动磨损过程中,高载荷条件下,月牙状白层和周边微观组织界面易形成裂纹,裂纹会逐渐沿着界面向内部扩展,导致不连续月牙状白层发生剥落,降低车轮试样表面的硬度,加速车轮试样磨损。另一方面,高载荷会加速无白层区域塑性变形,导致其形成棘轮失效,从而加速磨损。 展开更多
关键词 轮轨关系 D2/U71Mn轮轨材料 滑动磨损 白层 磨损机制
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等效锥度非线性研究及其在踏面设计中的应用
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作者 张笑 池茂儒 +3 位作者 谢雨辰 梁树林 蔡吴斌 李奕潇 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1424-1434,共11页
为研究等效锥度非线性特性对车辆系统动力学和磨耗性能的影响,提出可以用于踏面优化设计的非线性特性建议指标。通过对轮轨关系进行细致推导,应用踏面逆向设计快速递推算法,得到具有不同等效锥度非线性特性的踏面,对不同踏面的轮轨关系... 为研究等效锥度非线性特性对车辆系统动力学和磨耗性能的影响,提出可以用于踏面优化设计的非线性特性建议指标。通过对轮轨关系进行细致推导,应用踏面逆向设计快速递推算法,得到具有不同等效锥度非线性特性的踏面,对不同踏面的轮轨关系进行分析。建立车辆系统动力学模型和基于Archard理论的磨耗预测模型,对不同非线性特性踏面的临界速度、横向平稳性、磨耗性能进行对比分析。研究结果表明:非线性因子值过高或过低都会导致临界速度下降,但该指标过高对临界速度影响更大,最大降幅可达20%;等效锥度非线性特性还会影响到踏面的磨耗发展,踏面的初始非线性因子越高,名义等效锥度在磨耗过程中的增长越慢,对延长车轮服役周期是有利的。综合动力学性能及磨耗性能,建议高速列车踏面的非线性因子应取尽可能接近于0的负值。在这一结论的指导下,对S1002CN踏面进行优化设计,得到名义等效锥度为0.1,等效锥度非线性因子为0.013(与S1002CN持平)、-0.002的优化踏面S1002CN_opt1、S1002CN_opt2,优化踏面S1002CN_opt2与S1002CN相比临界速度和横向平稳性有所优化,同时磨耗性能也有所提升。S1002CN_opt2与S1002CN_opt1之间的等效锥度非线性关系在动力学性能及磨耗性能中的表现证明以等效锥度非线性因子限值指导踏面进行优化设计的可行性,研究结果可为踏面设计及轮轨关系研究提供参考。 展开更多
关键词 等效锥度非线性 车轮型面逆向设计 车辆系统动力学 轮轨接触关系 车轮磨耗
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轮轨滑动磨损对应力和温度影响的研究
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作者 魏云鹏 吴亚平 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第6期72-76,85,共6页
列车在启动、制动或通过曲线轨道、长大下坡道时,轮轨之间将出现滑动接触,这种现象在地铁中较为常见。滑动接触引起的磨损对接触区域应力和温度有着显著影响。根据数值计算方法和摩擦传热理论,建立轮轨接触磨损模型和摩擦传热模型,引入... 列车在启动、制动或通过曲线轨道、长大下坡道时,轮轨之间将出现滑动接触,这种现象在地铁中较为常见。滑动接触引起的磨损对接触区域应力和温度有着显著影响。根据数值计算方法和摩擦传热理论,建立轮轨接触磨损模型和摩擦传热模型,引入与磨损相关的接触应力,采用移动热源模拟轮轨之间的摩擦热,考虑温度对材料参数的影响,研究滑动磨损对应力和温度的影响。结果显示,随着滑动距离的增加,轮轨接触斑面积逐渐变大,接触应力从尖凸状变为扁平状,最大接触应力逐渐减小,接触应力分布趋于均匀。当磨损深度超过0.2 mm时,采用初始接触应力计算得到的轮轨节点温度值要显著高于采用与磨损相关的接触应力计算得到的温度值,并且随着滑动距离的增加,温度之间的差异逐渐变大。滑动接触时刻末,用初始接触应力计算的轮轨接触区域温度场中的最高温度比磨损相关的接触应力计算得到的最高温度分别高113.9℃和61.0℃。研究结果显示,磨损对应力和温度的影响较为显著,在计算应力和摩擦热时应充分考虑磨损对其的影响。 展开更多
关键词 轮轨滑动接触 磨损 摩擦热 接触应力 移动热源 温度
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基于实测数据的车辆轮对磨耗模型研究
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作者 丁亚琦 吕晟 +3 位作者 王子晗 张枝森 刘伟渭 沈钢 《城市轨道交通研究》 北大核心 2024年第6期64-67,共4页
[目的]基于上海轨道交通17号线列车轮对实测数据,研究轮对磨耗规律,建立轮对轮缘厚度和轮径磨耗模型,以提高城市轨道交通车辆的安全性和维护效率。[方法]对轮对实测数据进行预处理,消除数据误差;采用曲线拟合和误差分析方法建立轮缘厚... [目的]基于上海轨道交通17号线列车轮对实测数据,研究轮对磨耗规律,建立轮对轮缘厚度和轮径磨耗模型,以提高城市轨道交通车辆的安全性和维护效率。[方法]对轮对实测数据进行预处理,消除数据误差;采用曲线拟合和误差分析方法建立轮缘厚度和轮径的磨耗模型,并以磨耗速率拟合标准差,以及真实值与误差拟合曲线之间误差值的拟合标准差作为该模型的评价指标,评估轮缘厚度及轮径磨耗模型的准确性;分别针对1701次和1721次列车进行轮对磨耗模型验证。[结果及结论]1701次和1721次列车轮对轮缘厚度磨耗速率4次拟合曲线的拟合标准差,以及真实值与误差拟合曲线之间误差值的6次拟合曲线的拟合标准差均接近于零,验证了该车辆轮对磨耗模型的准确性,能够精确预测上海轨道交通17号线同一车型不同列车及同一列车不同位置的轮对磨耗情况。 展开更多
关键词 城市轨道交通 轮对 磨耗模型 拟合标准差
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主动径向转向架动力学仿真及磨耗性能评价
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作者 纪佳馨 杨培杰 张维家 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3755-3764,共10页
为了探究地铁列车通过曲线时主动径向转向架对轮轨磨耗的影响,基于Simpack和Matlab/Simulink软件搭建主动径向车体动力学模型,通过轮轨横向力、轮对冲角、轮对横向位移以及脱轨系数等动力学仿真指标来评价车辆的曲线通过性及安全性,最... 为了探究地铁列车通过曲线时主动径向转向架对轮轨磨耗的影响,基于Simpack和Matlab/Simulink软件搭建主动径向车体动力学模型,通过轮轨横向力、轮对冲角、轮对横向位移以及脱轨系数等动力学仿真指标来评价车辆的曲线通过性及安全性,最后利用JENDEL磨耗模型来评价车辆过曲线时轮轨的磨耗性能。研究结果表明:编制控制算法时,利用侧滚角速度对滤波后的横向加速度信号进行实时补偿是合理的,补偿后作动器实际动作位移与理论动作位移相比只存在少许波动。当车辆通过曲线时,主动径向转向架与常规转向架相比,轮对冲角最大值由4.5 mrad下降到1.2 mrad,降低了73.3%;轮轨横向力最大值由14.1 kN降至1.8 kN,下降了87.2%;轮轨之间的横向位移也从12.2 mm下降到8.5 mm,下降了30.3%;脱轨系数从0.225下降到0.05,降低了77.8%,车辆的曲线通过性和运行安全性得到了提高。主动径向转向架使轮轨的磨耗位置发生改变,从轮缘和钢轨侧面磨耗发展到了车轮踏面和钢轨头顶面磨耗,减缓了轮缘和钢轨侧面的磨损,延长了车轮镟修周期,增加了使用寿命。利用JENDEL磨耗模型进行仿真分析,主动径向转向架与常规转向架相比,轮轨磨耗量明显降低,主动轮对外侧车轮和轨道磨耗量分别降低74.5%和75.9%,内侧车轮和轨道分别降低61.6%和61%,从动轮对外侧车轮和轨道磨耗量分别降低39.2%和43.7%,内侧车轮和轨道分别降低41.5%和44.3%。研究成果为主动径向控制的有效性提供了依据。 展开更多
关键词 主动径向 转向架 曲线 轮轨磨耗
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现代有轨电车小曲线段钢轨磨耗特性分析
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作者 刘士煜 雷震宇 姚幸 《交通与运输》 2024年第2期57-61,共5页
现代有轨电车线路条件受道路条件影响,小曲线路段较多,且交叉口平交段同社会车辆混行,因而轮轨磨耗现象严重。为了提升有轨电车钢轨寿命,减少运营阶段钢轨维修频率,通过现场调查、比较分析、仪器测试等手段,分析已运营有轨电车线路钢轨... 现代有轨电车线路条件受道路条件影响,小曲线路段较多,且交叉口平交段同社会车辆混行,因而轮轨磨耗现象严重。为了提升有轨电车钢轨寿命,减少运营阶段钢轨维修频率,通过现场调查、比较分析、仪器测试等手段,分析已运营有轨电车线路钢轨非正常磨耗的现状、分布规律以及典型磨耗区段的线路特征。实测过程中发现,部分轨道内外股钢轨踏面已偏离原始廓形,依靠外股的刚性导向作用,过大的横向作用力导致曲线外股侧磨严重。半径400 m以下的小曲线段钢轨主要磨耗类型为有规律的波浪形磨耗,属于典型的“响应型”波磨,符合有轨电车轻载运行的特点。 展开更多
关键词 小曲线段 钢轨波磨 轮轨耦合 钢轨磨耗 有轨电车
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异质梯度结构对高铁钢轨材料耐磨性的影响
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作者 毛鑫豪 《材料热处理学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期146-157,共12页
随着客运铁路运输朝着高速化的方向发展,轮轨之间剧烈的磨损会严重制约列车运行的安全性,因此需要提高钢轨材料的表面耐磨性能。基于此,采用表面机械研磨处理(Surface mechanical attrition treatment,SMAT)技术对U71Mn钢轨材料表面进... 随着客运铁路运输朝着高速化的方向发展,轮轨之间剧烈的磨损会严重制约列车运行的安全性,因此需要提高钢轨材料的表面耐磨性能。基于此,采用表面机械研磨处理(Surface mechanical attrition treatment,SMAT)技术对U71Mn钢轨材料表面进行改性处理,利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪和微米划痕仪等表征了其表层异质梯度结构(HGS)的组织演变、力学性能和耐磨性。结果表明:经过表面改性处理后,U71Mn钢轨材料表层形成了约130μm厚的异质梯度结构;越靠近表层,材料的变形程度越大,珠光体内的片状渗碳体发生断裂和溶解,呈短条形或颗粒状,铁素体被挤压成细长的塑性流线,并出现亚晶粒。随着距离表面深度的增加,变形程度减弱,渗碳体片层不规则弯曲起皱,部分渗碳体碎裂。SMAT技术可以大幅提高U71Mn钢轨材料的耐磨性能,其磨损率较原始材料下降了89%。越靠近表面,U71Mn钢轨材料的硬度和断裂韧性越高,相较于基体分别提高了34.6%和30.5%。SMAT后钢轨材料的晶粒出现细化,位错大量增殖,因此具有异质梯度结构的U71Mn钢轨材料力学性能及耐磨性提高的主要原因是细晶强化和位错强化。 展开更多
关键词 异质结构 轮轨材料 耐磨性 组织演变 位错强化
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地铁车轮踏面中部滚动接触疲劳机制研究
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作者 袁鑫怡 高恩南 陶功权 《机车电传动》 2024年第5期90-98,共9页
滚动接触疲劳是地铁车轮常见的一种损伤形式,对车轮的服役安全及其维护具有重要影响。文章针对国内某条地铁线路上地铁车辆车轮出现的滚动接触疲劳问题,通过开展现场调查测试和仿真分析,研究了车轮磨耗形式对车轮踏面滚动接触疲劳的影... 滚动接触疲劳是地铁车轮常见的一种损伤形式,对车轮的服役安全及其维护具有重要影响。文章针对国内某条地铁线路上地铁车辆车轮出现的滚动接触疲劳问题,通过开展现场调查测试和仿真分析,研究了车轮磨耗形式对车轮踏面滚动接触疲劳的影响。结果表明,在该线路上运行的车轮约42%在踏面中部出现滚动接触疲劳,斜裂纹与水平线的夹角基本在40°~50°,并且出现滚动接触疲劳的车轮普遍存在W型磨耗。在车轮出现W型磨耗后,当车辆通过半径小于600 m的曲线时低轨侧车轮接触位置更加集中,蠕滑力合力方向基本与车轮踏面疲劳裂纹垂直,接触应力显著增大,接触区车轮材料更容易处于棘轮效应区,而且车轮的损伤值是LM型踏面的3倍左右。车轮出现W型磨耗是导致该线路车轮踏面中部出现滚动接触疲劳的根本原因。 展开更多
关键词 地铁 车轮滚动接触疲劳 车轮磨耗 疲劳指数 损伤函数 城市轨道交通
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Cu,Fe和SiO_(2)粉末对轮轨间摩擦性能影响试验
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作者 宋瑞 孙丽霞 +3 位作者 张忠凯 徐力 吴毅 沈钢 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期107-116,共10页
为寻找可替代硬质氧化物颗粒且能增加摩擦系数,并能减少对轮轨表面损伤的增黏材料,利用销盘摩擦试验机,在试验压力为0.5 MPa、转速为100,200,350,500 r·min^(-1)条件下,采用向轮轨摩擦表面添加粉末并观测摩擦表面形貌的方法,比较测... 为寻找可替代硬质氧化物颗粒且能增加摩擦系数,并能减少对轮轨表面损伤的增黏材料,利用销盘摩擦试验机,在试验压力为0.5 MPa、转速为100,200,350,500 r·min^(-1)条件下,采用向轮轨摩擦表面添加粉末并观测摩擦表面形貌的方法,比较测试Cu,Fe与SiO_(2)粉末对摩擦系数、磨损量及表面硬度影响的差异性。结果表明:Cu,Fe粉末增加轮轨间摩擦系数的作用大于硬质SiO_(2)粉末,在摩擦表面添加Cu粉后摩擦系数增加0.2~0.3,添加Fe粉后增加0.1~0.2,添加SiO_(2)粉后在转速低于200 r·min^(-1)条件下增幅低于0.1,但在转速高于200 r·min^(-1)条件下并没有增加;低转速条件下SiO_(2)和Fe粉末使磨损量增加40%以上,而在转速大于200 r·min^(-1)时Cu粉末使磨损量降低50%,原因在于高硬度粒子加剧了对摩擦表面的犁削程度,导致磨损量成倍增加,而Cu粉末在剪切力的作用下易发生大塑性变形,从而黏附在摩擦表面,起到增大摩擦力和减小磨损量的作用;低速条件下Fe粉末和SiO_(2)粉末硬度高,与摩擦表面形成咬合作用,导致摩擦系数增加,而在转速提高时Fe和SiO_(2)粉末被粉碎细化,微细颗粒具有滚动效应,弱化了摩擦表面间的剪切力,难以起到增加摩擦系数的作用。 展开更多
关键词 轮轨关系 轮轨摩擦 粉末颗粒 磨损 增黏 摩擦系数
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缩尺车轮-环轨滚动接触与磨耗特性仿真分析
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作者 罗易飞 胡彬 +1 位作者 赵鑫 温泽峰 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1275-1284,共10页
为了研究缩尺车轮-环轨滚动接触与磨耗特性,基于轮轨滚动行为(WRRB)模拟试验台参数,利用ANSYS/LS-DYNA建立瞬态滚动接触有限元模型,集成弹性蠕滑率求解程序和Tγ磨耗模型,通过试验验证模型的正确性.重点分析轮轨力、蠕滑率、接触应力和... 为了研究缩尺车轮-环轨滚动接触与磨耗特性,基于轮轨滚动行为(WRRB)模拟试验台参数,利用ANSYS/LS-DYNA建立瞬态滚动接触有限元模型,集成弹性蠕滑率求解程序和Tγ磨耗模型,通过试验验证模型的正确性.重点分析轮轨力、蠕滑率、接触应力和钢轨磨耗深度,并考虑车轮驱动扭矩和速度的影响规律.结果表明:缩尺车轮-环轨结构的高频弹性振动造成轮轨垂向力波动;在比例载荷作用下,纵向动力学行为和钢轨磨耗深度变化趋势与服役轮轨一致;由于环轨的极小曲线半径,自由滚动工况下的横向蠕滑力/率、自旋蠕滑率、钢轨磨耗深度偏大,切向接触应力峰值出现在接触斑后沿两侧;车轮驱动扭矩和速度的影响规律可拟合为一组经验公式.研究可以为此类试验台的设计与应用工作提供理论依据. 展开更多
关键词 缩尺车轮-环轨 显式有限元法 瞬态滚动接触 蠕滑 磨耗
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