強(qiáng)側(cè)風(fēng)環(huán)境下鋼軌打磨車氣動特性和運(yùn)行安全性研究.pdf

1、鐵路工務(wù)部門采用鋼軌打磨列車可以高效地治理鋼軌傷損。鐵路運(yùn)輸繁忙，為線路維護(hù)提供的“天窗”時間比較短，這就要求鋼軌打磨車需要快速到達(dá)作業(yè)區(qū)。鋼軌打磨車車頭的造型采用非流線型設(shè)計，在風(fēng)區(qū)鐵路運(yùn)行時，強(qiáng)風(fēng)的作用會使其周圍的流場發(fā)生突變，受到的氣動載荷比較大，可能會危及鋼軌打磨車的運(yùn)行安全性。針對強(qiáng)側(cè)風(fēng)環(huán)境下鋼軌打磨車的運(yùn)行安全性問題，本文基于空氣動力學(xué)理論和車輛系統(tǒng)動力學(xué)理論，研究強(qiáng)側(cè)風(fēng)對鋼軌打磨車氣動特性和運(yùn)行安全性的影響。
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2、文闡述了無風(fēng)、強(qiáng)風(fēng)、側(cè)風(fēng)和強(qiáng)側(cè)風(fēng)的定義。通過對鋼軌打磨車周圍流場的分析和對模型的簡化，基于三維定常不可壓縮N-S方程以及標(biāo)準(zhǔn)k-ε二方程湍流模型在FLUENT軟件中建立鋼軌打磨車三維湍流模型。通過多次試算，確定最合適的流體域大小。對鋼軌打磨車在無風(fēng)和強(qiáng)側(cè)風(fēng)兩種情況的流場進(jìn)行模擬，數(shù)值計算了不同運(yùn)行速度、不同風(fēng)力等級的鋼軌打磨車的氣動特性，并對表面壓力分布、流場特性及氣動載荷特性進(jìn)行分析，研究了運(yùn)行速度、風(fēng)力等級對氣動載荷的影響。

3、　　基于計算多體動力學(xué)理論，利用SIMPACK軟件建立鋼軌打磨車動力學(xué)模型。將無風(fēng)和強(qiáng)側(cè)風(fēng)下作用于鋼軌打磨車的氣動載荷加載到打磨車動力學(xué)模型中，數(shù)值計算了在不同運(yùn)行速度和風(fēng)力等級下鋼軌打磨車的動力學(xué)響應(yīng)，分析了運(yùn)行速度、風(fēng)力等級和線路類型對安全性參數(shù)的影響。結(jié)果表明:無風(fēng)時，各個安全性參數(shù)均在GB/T17426-1998范圍內(nèi)，而強(qiáng)側(cè)風(fēng)時鋼軌打磨車脫軌系數(shù)、輪重減載率和傾覆系數(shù)出現(xiàn)了超過標(biāo)準(zhǔn)限值的情況，鋼軌打磨車在強(qiáng)側(cè)風(fēng)環(huán)境下的運(yùn)行安全

4、性比無風(fēng)時明顯降低;在氣動載荷的作用下，背風(fēng)側(cè)的車輪與鋼軌間發(fā)生擠壓，背風(fēng)側(cè)的輪軌垂向力和脫軌系數(shù)大于迎風(fēng)側(cè)的值;各安全性參數(shù)隨運(yùn)行速度的增加的增幅明顯小于隨風(fēng)力等級增加的增幅，說明風(fēng)力等級對安全參數(shù)的影響比運(yùn)行速度對安全參數(shù)的影響大;比較兩種曲線類型的計算結(jié)果得出，在軌道不平順、氣動載荷、向心力和離心力的共同作用下，左曲線線路的安全性參數(shù)隨運(yùn)行速度的增大而增大，右曲線的脫軌系數(shù)和輪重減載率與運(yùn)行速度正相關(guān)，輪軸橫向力、輪軌垂向力和傾覆