重载机车车轮多边形演变规律及其对轮轨耦合振动影响研究
发布时间：2022-07-15 17:22
重载机车车轮在长期运行过程中会产生不均匀磨耗及剥离掉块等问题,而车轮多边形即是踏面圆周向不均匀磨耗的主要表现。在车轮圆周多边形化严重时,将导致机车与轨道系统产生冲击振动,对车辆运行平稳性、安全性存在潜在威胁。因此有必要开展重载机车车轮多边形演变规律及其对轮轨耦合振动影响研究。鉴于此,本文以25 t四轴大功率重载机车为研究对象,建立了重载机车—轨道纵垂耦合动力学模型。通过现场跟踪测试,获取了0~17万km运营里程范围内的车轮多边形数据,研究其谐波特征及演变规律。以实测车轮多边形数据作为轮轨界面的激励输入,分析轮轨纵/垂向动态相互作用力、关键部件加速度、轮轨接触斑、以及法向、切向接触应力等,并最终提出车轮多边形局部凹陷波深限值控制建议。现场测试结果发现,重载机车车轮多边形主要谐波成分大多出现在1至10阶,波长集中在556至3 890 mm范围内,当机车以速度60~80 km/h运行时,可激发频率范围4至43 Hz的垂向振动。随着运营里程增加,车轮的径向偏差幅值呈现增大的趋势,其中1~3、6~8阶车轮多边形谐波增幅最为明显。动力学仿真结果表明,车轮多边形演变过程中,机车—轨道耦合系统动态力、...
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外车轮多边形研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文研究内容
第二章 重载机车—轨道纵垂耦合动力学模型
2.1 重载机车—轨道纵垂耦合动力学模型的建立
2.1.1 机车系统动力学分析模型
2.1.2 轨道系统动力学分析模型
2.2 轮轨动态相互作用力计算
2.2.1 轮轨法向力计算
2.2.2 轮轨切向力计算
2.3 振动方程的数值积分算法
2.4 车轮径向偏差
2.5 安全性评判标准
2.5.1 轮轨垂向力
2.5.2 轮重减载率
2.6 本章小结
第三章 机车车轮多边形现场测试和分析
3.1 车轮多边形现场测试
3.2 实测车轮径向偏差统计分析
3.2.1 不同运营里程车轮径向偏差幅值
3.2.2 车轮径向偏差几何特征分析
3.3 本章小结
第四章 车轮多边形对机车轮轨垂向动力作用的影响
4.1 车轮多边形引起的机车—轨道耦合系统振动分析
4.1.1 机车—轨道耦合系统动态力分析
4.1.2 机车—轨道耦合系统振动加速度分析
4.1.3 机车—轨道耦合系统振动传递分析
4.2 轮轨动态位移分析
4.3 车速对机车—轨道耦合系统振动的影响
4.4 本章小结
第五章 车轮多边形对机车牵引及纵向振动影响
5.1 不同牵引力对轮轨相互作用的影响
5.1.1 不同牵引力下的纵向动态力响应
5.1.2 不同牵引力下的机车纵向加速度响应
5.2 轮轨摩擦系数对轮轨相互作用的影响
5.2.1 轮轨摩擦系数对轮轨动态力的影响
5.2.2 轮轨摩擦系数对加速度的影响
5.3 本章小结
第六章 重载机车车轮多边形局部凹陷波深限值研究
6.1 车轮多边形单一谐波对机车运行安全性影响规律
6.1.1 不同波长对机车安全性的影响规律
6.1.2 不同波深对机车安全性的影响规律
6.2 车轮圆周方向局部凹陷波深控制域
6.3 本章小结
第七章 结论与展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]动车组车轮多边形轮轨力的仿真研究[J]. 潘长领,李沛泽,王林,冯钰瑾,肖鹏. 机械工程与自动化. 2018(05)
[2]一种波长固定的车轮多边形在线故障检测方法[J]. 孙琦,张兵,李艳萍,陈春俊. 铁道科学与工程学报. 2018(09)
[3]北京地铁14号线车辆振动和噪声异常原因分析及改善措施[J]. 刘志远,高纯友,阴晓铭,李涛,薛世海,赵正华. 城市轨道交通研究. 2018(07)
[4]高速动车组垂向止挡异常振动特性及成因分析[J]. 彭来先,韩健,初东博,高阳,李志辉,肖新标. 机械工程学报. 2019(12)
[5]轮轨材料硬度匹配对车轮多边形磨耗影响的试验研究[J]. 常崇义,李果,张银花,周邵博. 中国铁道科学. 2018(02)
[6]高速铁路列车车轮多边形化对道岔区动力学性能的影响[J]. 王平,张荣鹤,陈嘉胤,徐井芒,陈嵘. 机械工程学报. 2018(04)
[7]高速列车车轮多边形磨耗对轮轨力和转向架振动行为的影响[J]. 吴越,韩健,刘佳,梁树林,金学松. 机械工程学报. 2018(04)
[8]车轮非圆化磨耗问题研究进展[J]. 金学松,吴越,梁树林,温泽峰. 西南交通大学学报. 2018(01)
[9]直线电机振动特性对车轮多边形问题的影响研究[J]. 付彬,罗世辉,许自强,唐阳,马卫华. 振动与冲击. 2018(01)
[10]基于钢轨模态振动的车轮高阶多边形研究[J]. 李大地,戴焕云. 机车电传动. 2018(02)
博士论文
[1]纵向冲动作用下重载列车与轨道动态相互作用研究[D]. 刘鹏飞.西南交通大学 2015
本文编号：3662505
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外车轮多边形研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文研究内容
第二章 重载机车—轨道纵垂耦合动力学模型
2.1 重载机车—轨道纵垂耦合动力学模型的建立
2.1.1 机车系统动力学分析模型
2.1.2 轨道系统动力学分析模型
2.2 轮轨动态相互作用力计算
2.2.1 轮轨法向力计算
2.2.2 轮轨切向力计算
2.3 振动方程的数值积分算法
2.4 车轮径向偏差
2.5 安全性评判标准
2.5.1 轮轨垂向力
2.5.2 轮重减载率
2.6 本章小结
第三章 机车车轮多边形现场测试和分析
3.1 车轮多边形现场测试
3.2 实测车轮径向偏差统计分析
3.2.1 不同运营里程车轮径向偏差幅值
3.2.2 车轮径向偏差几何特征分析
3.3 本章小结
第四章 车轮多边形对机车轮轨垂向动力作用的影响
4.1 车轮多边形引起的机车—轨道耦合系统振动分析
4.1.1 机车—轨道耦合系统动态力分析
4.1.2 机车—轨道耦合系统振动加速度分析
4.1.3 机车—轨道耦合系统振动传递分析
4.2 轮轨动态位移分析
4.3 车速对机车—轨道耦合系统振动的影响
4.4 本章小结
第五章 车轮多边形对机车牵引及纵向振动影响
5.1 不同牵引力对轮轨相互作用的影响
5.1.1 不同牵引力下的纵向动态力响应
5.1.2 不同牵引力下的机车纵向加速度响应
5.2 轮轨摩擦系数对轮轨相互作用的影响
5.2.1 轮轨摩擦系数对轮轨动态力的影响
5.2.2 轮轨摩擦系数对加速度的影响
5.3 本章小结
第六章 重载机车车轮多边形局部凹陷波深限值研究
6.1 车轮多边形单一谐波对机车运行安全性影响规律
6.1.1 不同波长对机车安全性的影响规律
6.1.2 不同波深对机车安全性的影响规律
6.2 车轮圆周方向局部凹陷波深控制域
6.3 本章小结
第七章 结论与展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]动车组车轮多边形轮轨力的仿真研究[J]. 潘长领,李沛泽,王林,冯钰瑾,肖鹏. 机械工程与自动化. 2018(05)
[2]一种波长固定的车轮多边形在线故障检测方法[J]. 孙琦,张兵,李艳萍,陈春俊. 铁道科学与工程学报. 2018(09)
[3]北京地铁14号线车辆振动和噪声异常原因分析及改善措施[J]. 刘志远,高纯友,阴晓铭,李涛,薛世海,赵正华. 城市轨道交通研究. 2018(07)
[4]高速动车组垂向止挡异常振动特性及成因分析[J]. 彭来先,韩健,初东博,高阳,李志辉,肖新标. 机械工程学报. 2019(12)
[5]轮轨材料硬度匹配对车轮多边形磨耗影响的试验研究[J]. 常崇义,李果,张银花,周邵博. 中国铁道科学. 2018(02)
[6]高速铁路列车车轮多边形化对道岔区动力学性能的影响[J]. 王平,张荣鹤,陈嘉胤,徐井芒,陈嵘. 机械工程学报. 2018(04)
[7]高速列车车轮多边形磨耗对轮轨力和转向架振动行为的影响[J]. 吴越,韩健,刘佳,梁树林,金学松. 机械工程学报. 2018(04)
[8]车轮非圆化磨耗问题研究进展[J]. 金学松,吴越,梁树林,温泽峰. 西南交通大学学报. 2018(01)
[9]直线电机振动特性对车轮多边形问题的影响研究[J]. 付彬,罗世辉,许自强,唐阳,马卫华. 振动与冲击. 2018(01)
[10]基于钢轨模态振动的车轮高阶多边形研究[J]. 李大地,戴焕云. 机车电传动. 2018(02)
博士论文
[1]纵向冲动作用下重载列车与轨道动态相互作用研究[D]. 刘鹏飞.西南交通大学 2015
本文编号：3662505
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