C0-C0型電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車車輪磨耗及影響參數(shù)研究.pdf

1、隨著機(jī)車車輛軸重的不斷增加，輪軌磨耗日益嚴(yán)重，輪軌磨耗會(huì)直接影響機(jī)車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)性能和輪軌作用力，對(duì)車輪的使用壽命、機(jī)車運(yùn)行的安全性和平穩(wěn)性帶來很大的影響，且增加機(jī)車運(yùn)營的維護(hù)保養(yǎng)成本。因此對(duì)機(jī)車車輪磨耗開展深入研究具有十分重要的意義。鑒于此，為研究輪軌磨耗規(guī)律，本文以在越南鐵路運(yùn)行的C0-C0型內(nèi)燃機(jī)車為研究對(duì)象，基于機(jī)車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型、輪軌滾動(dòng)接觸理論，結(jié)合車輪磨耗模型展開機(jī)車車輪磨耗仿真研究，并分析了線路、機(jī)車主要參數(shù)以及運(yùn)營條件對(duì)

2、機(jī)車車輪磨耗的影響，以期為減輕機(jī)車車輪磨耗提供一定的理論參考。
　　首先根據(jù)C0-C0型機(jī)車的基本結(jié)構(gòu)，建立了機(jī)車-軌道空間耦合動(dòng)力學(xué)模型，模型中對(duì)各運(yùn)動(dòng)部件的受力進(jìn)行了分析，并建立了相應(yīng)的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程。采用多體動(dòng)力學(xué)分析軟件SIMPACK建立了機(jī)車非線性系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，模型中考慮了機(jī)車的一系、二系懸掛系統(tǒng)，以及各部件間的連接關(guān)系。
　　在動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型中輪軌滾動(dòng)接觸是機(jī)車車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析中的重要部分。從法向接觸和切向接觸

3、兩個(gè)方面闡述國內(nèi)外滾動(dòng)接觸的相關(guān)理論，以接觸斑面積和最大接觸應(yīng)力為基礎(chǔ)，對(duì)赫茲、半赫茲接觸模型與CONTACT程序進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明，半赫茲接觸模型較赫茲接觸模型更接近于CONTACT程序的結(jié)果。因此，法向接觸問題和切向接觸問題選用半赫茲接觸理論和基于半赫茲的FASTSIM算法為輪軌接觸計(jì)算模型。
　　詳細(xì)敘述Zobory、Braghin兩種磨耗模型，根據(jù)Zobory和Braghin兩種磨耗模型進(jìn)行機(jī)車車輪磨耗仿真。采用FFT低通

4、濾波平滑方法對(duì)車輪磨耗數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑，并對(duì)其的平滑效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，該平滑方法能較好反映原始數(shù)據(jù)的分布情況。采用車輪磨耗深度為0.1mm作為車輪踏面磨耗更新的條件。將仿真結(jié)果與現(xiàn)場實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析。結(jié)果表明，采用Zobory和Braghin磨耗模型的計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相比均有一定的誤差，但Zobory模型更能接近實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，故選用Zobory模型作為計(jì)算研究的依據(jù)。為了使仿真結(jié)果更加精確，對(duì)Zobory模型進(jìn)行進(jìn)一步修正。采用修正后的模型和

5、相應(yīng)的數(shù)值程序?qū)C(jī)車車輪磨耗深度和分布規(guī)律進(jìn)行仿真，并預(yù)測(cè)了車輪磨耗到限的運(yùn)行里程。
　　為了驗(yàn)證修正后的磨耗仿真模型計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性，基于數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論并結(jié)合實(shí)測(cè)車輪磨耗數(shù)據(jù)，提出了一種機(jī)車車輪鏇修周期預(yù)測(cè)模型，并編制相應(yīng)計(jì)算程序。在不同的可靠度下，采用該模型預(yù)測(cè)出機(jī)車車輪磨耗到限的運(yùn)行里程，與磨耗仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算結(jié)果表明修正后的車輪磨耗仿真模型與基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的車輪鏇修周期預(yù)測(cè)模型具有很好的一致性，所以修正后的車輪磨

6、耗仿真模型能夠反映車輪磨耗的實(shí)際情況。
　　應(yīng)用修正后的磨耗仿真模型研究軌道系統(tǒng)參數(shù)、機(jī)車系統(tǒng)參數(shù)以及運(yùn)營條件對(duì)車輪磨耗的影響。結(jié)果表明，車輪磨耗深度隨曲線半徑減小而增大。提高線路等級(jí)能降低車輪磨耗。在一定程度上軌距增加有利于減輕車輪磨耗。當(dāng)ML20踏面與P43鋼軌相匹配時(shí)，從減小車輪磨耗的角度考慮，軌底坡應(yīng)設(shè)置為1/40。使用P50鋼軌比P43鋼軌能夠有效減小車輪磨耗。車輪磨耗深度、磨耗分布范圍隨車速的增加而增加。隨著軸重的增大