基于轮轨接触参数的固定辙叉设计方法

为了更好地设计固定辙叉结构,改进轮对与辙叉间的相互作用关系,提出了以接触参数为基础的设计方法,并对60 kg/m钢轨12号固定辙叉心轨及翼轨顶面的各部位尺寸进行优化.结果表明:将此固定辙叉心轨顶宽20 mm处降低值增大至4 mm,取消翼轨顶面1∶20横坡,并将翼轨顶面抬高范围改为从辙叉咽喉至心轨顶宽50 mm处,可较好的改善其轮轨关系,验证了本文设计方法的可行性和有效性.

基于轮轨廓型的固定辙叉优化设计方法

为改善心轨受力状态、提高固定辙叉直向通过速度,在分析固定辙叉伤损规律的基础上,提出基于车轮踏面所需高差值与辙叉轨顶廓型实际高差值之比(轮轨廓型净差值比)的固定辙叉优化设计方法。以既有60kg·m-1钢轨18号整铸固定辙叉廓型与LM磨耗型车轮踏面的匹配为例,运用该方法对既有固定辙叉结构进行优化。研究表明:既有固定辙叉心轨的薄弱断面先于翼轨与车轮接触,导致心轨伤损严重;优化固定辙叉的R15mm圆弧+R80mm圆弧+1∶13斜线复合廓型能够明显改善心轨的承载状况,降低固定辙叉竖向结构不平顺及动轮载的幅值(分别降低45.3%和46.79%),可作为与LM磨耗型车轮踏面匹配的固定辙叉廓型;基于轮轨廓型净差值比的优化方法能够针对任意型式车轮踏面进行相应固定辙叉的廓型设计。

固定辙叉心轨轨顶降低值优化

为合理选取固定辙叉心轨轨顶降低值,基于车轮踏面在翼轨和心轨间过渡时的轮轨接触几何关系和动力相互作用,提出了心轨关键断面降低值的选取及评价方法.以LMA型车轮踏面列车直逆向通过60 kg/m钢轨12号固定辙叉式道岔为例,用该方法对心轨轨顶降低值进行了优化.结果表明:心轨关键断面降低值的确定,在满足固定辙叉区轮载过渡的安全性和心轨承载断面强度要求的同时,应提高列车运行的稳定性;断面降低值越小,产生的轮轨相互作用越小,有利于提高行车性能,但需考虑此时轮轨作用位置是否超出心轨结构承载能力范围;60 kg/m钢轨12号固定辙叉心轨顶宽20和50 mm断面处,可分别取3和0 mm降低值作为优选方案.

60kg/m 钢轨 12 号固定辙叉无缝道岔铺设的理论计算分析

利用当量阻力计算理论，分析计算了目前使用的６０ｋｇ／ｍ钢轨、１２号固定辙叉无缝道岔在不同铺设条件下的里轨伸缩位移、基本轨附加温度力、尖轨尖端位移、限位器螺栓剪力等。

提速道岔辙叉翼轨的加高值方案优化

为研究固定辙叉结构不平顺对列车过岔动力特性的影响,基于岔区轮轨系统动力学及轮轨接触关系理论,以12号提速道岔固定辙叉为例,分别建立了翼轨不同加高设计方案下的辙叉模型以及CRH2型车车辆模型,在此基础上,深入分析了翼轨加高设计对列车过岔动力特性、过岔速度以及行车平稳性的影响规律.结果表明:列车过岔时,随着翼轨向外弯折,其轮轨接触区域开始外移,并由此造成辙叉区轮对质心垂向位置的降低;通过设置合理的翼轨加高值,可有效降低辙叉区轨道的竖向结构不平顺,进而抑制轮对质心垂向位置的降低,提高列车过岔的平稳性及旅客乘车舒适度;固定辙叉翼轨加高设计,可有效改善列车直向过岔动力特性,但对侧向过岔效果有限;当加高值设置为3 mm时,翼轨加高优化的效果最佳,与无加高设计相比,加高后列车直向过岔第一轮对横向和垂向轮轨力最大幅值分别降低了45.8%和30.3%,车体横向及垂向加速度则分别降低了42.2%和26.1%;随着列车运行速度的提高,过岔时的轮轨动力响应也开始逐渐加剧,合理的翼轨加高设计将有利于提高列车的过岔速度.研究成果可为我国铁路线路道岔固定辙叉的结构优化设计提供理论参考.

固定辙叉轮轨接触关系算法研究及软件开发

基于轮轨接触理论,考虑固定辙叉复杂的轨头廓形变化及轨距线不连续,提出能够准确计算固定辙叉轮轨接触参数的算法并编制相应计算软件。通过现场试验,对LM型踏面通过60 kg/m钢轨12号合金钢组合辙叉时的轮轨接触点位置(包括沿辙叉纵向和各关键断面)进行测量,并与软件计算结果对比分析;采用该算法分析60 kg/m钢轨12号提速道岔整铸辙叉翼轨加高这一优化设计对轮轨接触参数的影响。结果表明,沿辙叉走行方向和辙叉各关键断面,实测值与软件计算的轮轨接触点变化规律基本一致;对翼轨适当加高可以优化轮轨接触关系,降低辙叉竖向不平顺,验证了该算法的正确性和软件的可行性,便于准确、高效地对固定辙叉区轮轨关系进行优化设计。

固定辙叉区轮轨静态接触几何关系计算

针对固定辙叉特殊的轨线布置及复杂的轮轨接触关系,建立固定辙叉区轮轨接触几何关系算法,分析固定辙叉区沿辙叉走行方向主要接触参数的变化规律以及各关键断面轮轨接触点变化情况。结果表明:在辙叉轮载过渡段轮轨接触参数变化规律复杂,结构不平顺变化幅值最大且波长较短;轮对横移量增加,轮轨接触几何参数增大,轮轨动力作用增强;辙叉咽喉区和轮载过渡段辙叉侧轮轨接触点变化存在突变。提出应合理设计辙叉区轮载过渡段结构参数,优化轮轨接触几何关系,进而改善列车通过时辙叉的受力性能。

无缝道岔温度力及变形的有限元分析

本文建立了无缝道岔有限元分析模型。该模型考虑了各种阻力的非线性特性,以12#固定辙叉式无缝道岔为例,经过编程计算,得到了在不同轨温时,道岔上各钢轨的位移和纵向力;并讨论了扣件阻力、间隔铁阻力和道床阻力对钢轨位移的影响,计算发现三者对无缝道岔稳定性影响较大,并且均应取较大值对钢轨稳定性更为有利。通过与相关文献的对比,证实了本文结果的正确性。

磨耗辙叉垂向冲击对打磨小车性能影响分析

基于某打磨小车的结构特点,建立了其动力学模型,通过Matlab软件模拟不同磨耗状态固定辙叉垂向冲击,作为打磨小车模型的外部激扰输入,分析不同磨耗状态辙叉垂向冲击对打磨小车通过道岔的运行安全性的影响.结果表明:辙叉磨耗程度越严重,打磨小车过岔安全性越低;在同一速度顺向过岔时,通过辙叉叉心一侧车轮动力学指标较大;通过辙叉严重磨耗的道岔时,其动力学指标均超限.为确保打磨小车的安全性和打磨效率,在辙叉磨耗严重的道岔区域,必须严格控制打磨小车的作业速度.

固定型无缝道岔纵向力和位移有限元计算分析

本文基于有限单元法,建立了无缝道岔纵向力及位移力学模型,以我国9号固定型辙叉无缝道岔为例,分析了两组道岔的不同联结形式对钢轨纵向力和位移影响;并通过和单开道岔的对比,得出了组合无缝道岔的受力和变形规律。

蛙跳下落过程青蛙跳座椅骨架刚柔耦合仿真与校核计算

青蛙跳在蛙跳下落过程座椅骨架载荷不断变化,传统静力学分析的计算方法不够精确.针对上述问题,在青蛙跳运行特性分析的基础上,通过理论分析获取青蛙跳蛙跳下落的速度方程,通过ANSYS Workbench软件,对青蛙跳进行刚柔耦合瞬态动力学仿真分析,获取蛙跳下落过程中座椅骨架最大应力的时间历程曲线,提取下落周期内的最大应力,并借助相关技术标准对座椅骨架分别进行强度和疲劳校核计算.计算结果表明,蛙跳下落过程座椅骨架的应力逐渐增大,在蛙跳结束时刻,座椅骨架的最大应力61.8 MPa,应力安全系数和疲劳安全系数分别为5.1和2.1,满足安全要求.该研究方法对保证设备运行的可靠性和乘客的生命安全具有重要的现实意义.

重载线路12号固定辙叉型面优化分析

参考现场调研结果,为优化我国重载线路普遍使用的12号固定辙叉的受力状态,本文提出抬高翼轨高度和心轨加宽的优化方案,用以改变车轮在道岔上的滚动轨迹并提高心轨的承重能力。为验证优化效果,选取LM车轮型面为研究对象,运用迹线法、Kalker教授提出的CONTACT算法,建立车辆-道岔多刚体动力学模型,分别从静力学和动力学的角度分析道岔改进前后的服役性能。研究结果表明:辙叉型面优化前后几何不平顺、等效锥度等接触几何参数没有明显差别;对于顶宽20 mm断面,LM车轮与优化后辙叉接触时未与心轨接触,其接触应力降低至原接触应力的28%,可减少在辙叉使用时辙叉心轨和翼轨早期的磨耗;车辆通过优化前后的固定辙叉,其各项动力学指标均在规范安全限值之内,并且通过优化后的辙叉时轮轨横向力变化明显,最大值从22. 146 kN降低为4. 533 k N,脱轨系数的最大值从0. 186降低为0. 049。

有轨电车用60R2钢轨6号合金钢拼装辙叉的研制

有轨电车道岔的辙叉普遍采用整体焊接式合金钢辙叉,制造难度大,生产效率低;为此开发了一种新型有轨电车用60R2钢轨6号合金钢拼装辙叉,能够有效降低制造难度和提升生产效率,并能实现与整体焊接式合金钢辙叉的互换。介绍了该拼装辙叉的结构设计,阐述了合金钢心轨、焊接翼轨、叉心组件等部件的结构,分析了拼装辙叉螺栓强度抵抗钢轨温度力的能力;并针对该拼装辙叉的结构特点,开发了NM400翼轨大矢度弯折、60R2钢轨与NM400翼轨焊接等新的制造工艺技术。