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车轮多边形磨耗机理的有限元研究

陈光雄  金学松  邬平波  戴焕云  周仲荣  
【摘要】:在车辆稳态通过小半径曲线和直线的条件下,建立由轮对-钢轨-轨枕弹簧组成的系统有限元弹性振动模型。在模型中,假设轮轨蠕滑力饱和且等于法向力与摩擦系数的乘积。钢轨和车轮在饱和蠕滑力作用下产生动力学耦合,当耦合关系比较强时,轮轨系统会出现弹性黏-滑振动。应用有限元软件ABAQUS分析该模型的运动稳定性,发现在一些条件下轮轨系统存在严重的频率不大于150Hz的黏-滑弹性振动。振动模态显示,在轮轨发生黏-滑振动时,车轮相对钢轨发生横向滑动,而轮轨系统的低频黏-滑振动是引起车轮多边形磨耗的原因之一。应用本文方法可预测在小半径曲线和直线线路运行的车轮的多边形磨耗。计算结果发现,当正确选择轨枕支撑弹簧刚度或当控制轮轨摩擦系数不大于0.27时,可抑制甚至消除车轮多边形磨耗。

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