精编制作铁道车辆轮对结构与轮轨接触几何关系 (1)PPT课件
94页1、1 铁道车辆轮对结构与轮轨接触几何关系 2 主要内容 第一节轮对结构认识第二节轮轨接触状态认识第三节轮轨接触几何关系求解第四节道岔区轮轨接触几何关系 3 第一节轮对结构 4 1轮对设计要求 应该有足够的强度 以保证在容许的最高速度和最大载荷下安全运行 减轻轮对重量 应不仅能够适应车辆直线运行 同时又能够顺利通过曲线和道岔 而且应具备必要的抵抗脱轨的要求 应具备阻力小和耐磨性好的优点 这样可以只需要较小的牵引动力并能够提高使用寿命 5 2轮对形状尺寸与线路相互关系 轮缘滚动圆直径轮缘内侧距车轮踏面斜度 6 轮缘 轮缘是保持车辆沿钢轨运行 防止车轮脱轨的重要部分 滚动圆直径 车轮直径大小 对车辆的影响各有利弊 轮径小可以降低车辆重心 增大车体容积 减小车辆簧下质量 缩小转向架固定轴距 对于地铁车辆还可以减小建筑限界 降低工程成本 但是 小直径车轮可使车轮阻力增加 轮轨接触应力增大 踏面磨耗较快 通过轨道凹陷和接缝处对车辆振动的影响增大 轮径大的优缺点则与之相反 2轮对形状尺寸与线路相互关系 7 3 轮对内侧距 8 轮对内侧距 保证轮缘与钢轨之间有一定游 间 隙 可以 减少轮缘与钢轨磨耗 实
2、现轮对自动对中作用 有利于车辆安全通过曲线 有利于安全通过辙叉 轮缘与钢轨之间的游 间 隙太小 可能会造成轮缘与钢轨的严重磨耗 轮缘与钢轨之间的游 间 隙太大 会使轮对蛇行运动的振幅增大 影响车辆运行品质 9 安全通过辙叉 10 顺利通过曲线 11 轮缘内侧距选取 12 轮轨间隙计算 标准轨距 1435mm轮对内侧距 1353mm轮缘厚度 32mm 单侧 64mm 双侧 国内轮轨间隙 9 1435 1353 64 2 mm 欧洲轮轨间隙 5 5 1435 1360 64 2 mm 13 为了使无论哪种踏面形状均能够防止车轮脱轨 因而车轮都设有轮缘 踏面锥度是使轮对具有复原功能和转向功能的根本原因 也是引起蛇行运动的根源 圆筒踏面 踏面为没有锥度的平坦圆筒 日本轨检车上 有利于轨道高低变形的测定 圆锥踏面 踏面带有一定的锥度 圆弧踏面 磨耗型踏面 踏面带有圆弧 3 踏面类型 14 车轮踏面外型 车轮踏面几何形状是影响行车安全和运行平稳性的重要因素 15 锥形踏面 TB 16 锥形车轮踏面和钢轨头部的接触面积很小 接触应力很高 因此在车轮运用初期 局部位置的磨耗很快 使踏面不久即呈现凹陷
3、当磨耗范围逐渐遍及整个踏面并与轨头的轮廓外形相吻合后 接触应力就明显减小 表面又经过 冷硬 处理 以后的磨耗减慢 踏面外形也相对稳定 此时的踏面形状接近于磨耗型踏面 采用凹形车轮踏面 不仅可以减缓磨耗 延长使用寿命 而且有利于车辆曲线通过 并使轮缘力有所降低 磨耗型踏面形成 17 磨耗型踏面 LM 18 磨耗型踏面 LMA 19 轮对内侧距滚动圆半径轮缘轮缘厚度轮缘角度轮缘高度踏面等效踏面锥度回转半径差接触角度差 4 车轮参数定义 轮轨接触分析 车轮磨耗特性参数Sh 轮缘高Sd 轮缘厚度qR 轮缘形状限度 车轮外形的主要参数 21 磨耗型踏面 XP55 中国标准 中国轨道的典型磨耗型外形SYSZ40 00 00 00 160kph S1002欧洲标准外形 XP55TGV韩国外形 车轮外形吻合 23 对脱轨安全性要高 对中性能强 运行稳定性要好 不发生蛇行运动 曲线通过性能要好 曲线通过时产生的横向力要小 能够顺利通过道岔 耐磨性要好 即使产生了磨耗 其形状变化也要小 5 车轮踏面设置要求 踏面设计目的性问题 24 锥型踏面轮轨接触斑 磨耗型踏面轮轨接触斑 两种踏面接触面积比较 25 一
4、般地 在曲线通过方面采用磨耗型踏面有利 而在抑制蛇行运动 车体振动方面锥形踏面有利 实际上 现阶段研究结果表明 在抑制车体蛇行运动和提高稳定性方面 磨耗型踏面有时也能够取得良好的效果 对踏面动力学性能认识差异 26 在车轮横移时 磨耗型踏面车轮的接触角差 滚动半径差要比锥形踏面车轮的变化大 这使输入车体的能量减少 车体振动激烈程度降低 在适当运行速度下 与采用锥形踏面的车轮相比 采用磨耗型踏面的车轮 其转向架蛇行运动波长短 频率高 而且远离了车体的固有振动频率 车轮踏面形状对高速动车运动特性的影响 国外内燃机车 藤本裕 日本 1999年第2期 性能认识差异 27 车轮踏面形状和接触参数对从钢轨向车上输入的能量影响 28 两种踏面对线路激扰响应比较 速度V 270km h 波深a 1 0mm 29 与车轮相关的几个参数 车轮踏面锥度车轮踏面等效锥度 斜度 重力刚度重力角刚度 30 等效斜度 31 等效斜度 续 32 锥形踏面车轮滚动圆附近成斜率为0 l的直线段 在直线段范围内车轮踏面斜度为常数 当轮对中心离开对中位置向右移动横移量yw 那么左右车轮的实际滚动圆半径分别为 rL r0 ly
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