轮轨磨耗问题及减缓措施的研究论文.pdf

大童交通戈挚工程硕士学位论文轮轨磨耗问题及减缓措施的研究分类号:堕至】骸名:域:机械工程摩擦学应用与计算机仿真密级:学校代号:学号:生姓校内导师及职称:企业导师及职称:工程领研究方向:申请位:论文答辩日期:学位授予单位:张挺张军副教授刘锡顺高级工程师工程硕士年月日大连交通大学
摘要随着我国铁路高速和重载的发展,轮轨磨耗问题日趋严重,每年都给铁路运输业造成巨大的经济损失,其解决与否直接影响到铁路的快速发展。本文将有限元参数二次规划法引入到轮轨磨耗问题的研究之中,按照轮轨实际几何关系建立真正的三维模型,完全避免了传统的解析或半解析法中的偕韬偷园空间假设,可以对轮轨这一弹塑性接触问题进行精确的计算分析。本文建立了锥形踏面、磨耗形踏面的机车和车辆车轮分别与标准轨道相接触的三维有限元计算模型,模型还考虑了轨枕和部分道床的弹性作用。在大量弹性接触计算的基础上,又进行了大量弹塑性接触计算,得到了大量的轮轨接触力、接触状态及轮轨应力的数据。通过对计算结果的详细分析,得出了一系列机车车辆结构和运用参数对轮轨接触性能影响的规律。本文根据轮轨系统各种载荷、几何尺寸、轮轨相对位置等参数分别建立有限元计算模型,进行弹塑性接触计算,并根据计算结果全面分析接触力和轮轨应力的变化规律,重点分析轮轨磨耗的机理。分析在轮轨磨耗过程中,轮轨载荷、相对位置等各参数在磨耗过程中的作用与权重。同时还建立了轮缘润滑、磨耗形踏面和耐磨梯度材料的计算模型,分析这几种减缓轮轨磨耗方法的减磨机理。本文的研究方法和结果将对于减缓轮轨磨耗有重要的指导意义。关键词:轮轨磨耗;有限元;参数二次规划法;弹塑性接触;轮轨接触力
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第一章轮轨关系研究概述世界铁路发展历史和未来Ⅲ年月,日本建成世界第一条现代化高速铁路一东海新干线,运营速度为年眨澜缟系谝惶跆吩谟⒐鶶虳淇Mǎ用蒸汽机车牵引列车,最初的速度为/罄创锏/诵芯嗬胛铁路运输远远早于汽车运输。到了世纪末世纪初,铁路运输业进入第一个兴旺发达时期。全球铁路总长超过蚬ɡ俊=兰鸵院螅怠⒑娇铡⑺撕凸艿运输迅速发展,汽车的短途客货运输量逐渐超过了铁路运输量。尤其是高速公路网的形成,不仅吸引了大量的中短途旅客,而且大型集装箱的运输能快捷方便的达到目的地。痟。这条高速线在几十年的运营中,吸引了东京至大阪%的乘客,列车运行时间误差低于种樱哪芪F档/薹掀欧牛〉昧司偈乐跄康某删驮鳌!S纱耍铁路运输尤其高速铁路运输引起世界各国的高度重视。近二十年来,一些经济技术发达国家相继修建了高速铁路。日本继东海新干线后,又建成山阳、上越、东北等新干线,总长度达公里。目前,日本高速列车客运量为世界之最,年客运周转量为亿人公里。年法国开通第一条现代化高速铁路一巴黎东南新干线,最大运营速度为/杲ǔ纱笪餮蟾上撸罡咴擞K俣/7ü旨航ǔ筛咚偬公里,,总长达公里以上;意大利的高速铁路己初步形成网;德国从年开始研究咚倭谐担晖度朐擞#河懈咚偬多公里,/耆鸬淇M薠摆式列车,年,西班牙引进法、德两国的技术建成了ɡ锍さ穆淼吕镏寥几咚偬贰年英吉利海峡隧道把法国与英国连接在一起,开创了第一条高速铁路国际联接线。年,从巴黎开出的“欧洲之星”又将法国、比利时、荷兰和德国连接在一起,很快对该区间的航空运输形成了强大的竞争力,“欧洲之星”的客运份额就占了%年开的咚傧撸眯惺奔渲灰小时。穿越法意边界的阿尔卑斯隧道,己于年五月开工,预计年建成开通,则阿尔卑斯山就不再成为发展欧洲高速铁路网的障碍。在西欧国家,目前初步形成了高速铁路网,到年,欧洲高速客运量己接近日本的水平。西欧国家计划在..年增加到目前世界多个经济技术发达国家正在修建和筹建高速铁路线总共条¨艹约公里。所以铁路世界运输业又进入了新的高峰发展时期。高速铁路速度目标值~直在提高。。到年,西欧铁路将超过世纪。¨。。第~章轮轨关系研究概述
铁路运输另一个发展方向是:货物重载∽一。。在高速客运取得成功不久,世界许多国家发展铁路重载运输技术。世纪年代,美国、加拿大和墨西哥三国进行了大规模路网合理化改造和建设,消除运营壁垒,完成一体化进程,同时开始发展以提高轴重、%,年增加到%,事故率降低了%,目前北美一级重载铁路货运已达到历史上货运收入最高水平亿美元。年澳大利亚采用了重载运输技术后,劳动生产率逐年提高,成本逐年下降。年与动生产率高达万吨公里/人,居世界之首。机车车辆利用率提高了%。年,澳大利亚笊焦灸昀蟠亿澳元。年拢珺公司开行了总达吨重载列车,用ɑ登R辆运煤敞车,全长达最。