重载货车轮轨接触受力性能分析及优化
发布时间：2022-08-29 18:58
经济快速发展的同时带来了各类工厂生产运输方式的快速变化,也给铁路运输行业带来了更大的挑战,为应对不同的运行条件和功能的要求,许多公司都加大了对特殊车体的研发,同时列车轮轨接触的磨耗问题也不容忽视。本文研究内容来源于“重载运卷车轨道转弯处车轮磨损研究项目”,研究对象为某公司新研发的小型重载货车,主要用于工厂轨道短距离运载钢卷,对使用空间的要求小且运载量大,能高效节能的完成运输工作。由于最初对车轮外形设计过于简单,运行中发现在转弯时轮轨接触磨耗较大,不利于实际工程的应用。因此本文将重点围绕解决这一问题进行研究。在相同的条件下,通过改变轮轨几何匹配关系是解决车轮磨耗问题的最经济、最快捷的方法,本文以轮轨滚动接触理论为基础,采用有限元软件ANSYS对该货车车轮进行受力性能模拟分析,得到在不同横向移动量和冲角情况下的轮轨滚动接触受力存在的问题;针对其存在的问题重点对车轮轮缘内侧及车轮踏面名义滚动圆附近的车轮曲线进行了几何外形的优化,提出了6种优化方案,将优化前后不同方案的车轮踏面外形通过SIMPACK软件进行计算,对得到的轮轨接触点分布、车轮滚动圆半径差和接触角差及车轮踏面等效锥度进行对比分析,...
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外轮轨滚动接触及匹配关系研究现状
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2章 数值模拟方法
2.1 引言
2.2 有限元法的基本概念
2.2.1 物体的离散化
2.2.2 确定位移模式
2.2.3 单元特性分析
2.2.4 建立结构整体平衡方程进行并进行求解计算
2.3 有限元分析软件ANSYS简介
2.3.1 ANSYS对非线性问题计算
2.3.2 ANSYS中接触问题的分类及处理
2.4 多体动力学软件SIMPACK简介
2.5 本章小结
第3章 重载货车轮轨受力性能分析
3.1 引言
3.2 有限元模型
3.2.1 轮轨模型的建立
3.2.2 轮轨模型的网格划分及接触面的定义
3.2.3 轮轨模型的约束及荷载
3.3 原始车轮受力分析
3.3.1 不同横向移动量时轮轨接触受力性能对比分析
3.3.2 不同冲角时轮轨接触受力性能对比分析
3.4 本章小结
第4章 重载货车车轮踏面外形优化
4.1 引言
4.2 车轮优化方案
4.3 不同踏面外形轮轨接触分析
4.3.1 轮轨接触点分布影响对比分析
4.3.2 车轮滚动圆半径差对比分析
4.3.3 车轮接触角差对比分析
4.3.4 车轮踏面等效锥度对比分析
4.4 本章小结
第5章 优化后车轮外形受力分析及对比
5.1 引言
5.2 优化方案2受力分析及对比
5.2.1 不同横向移动量时轮轨接触受力性能对比分析
5.2.2 不同冲角轮轨接触受力性能对比分析
5.3 优化方案6受力分析及对比
5.3.1 不同横向移动量时轮轨接触受力性能对比分析
5.3.2 不同冲角时轮轨接触受力性能对比分析
5.4 优化方案2与优化方案6对比分析
5.4.1 不同横向移动量时轮轨接触受力性能对比分析
5.4.2 不同冲角轮轨接触受力性能对比分析
5.5 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进摩擦功模型的轮轨滚动接触磨耗研究[J]. 马超智,辛涛,高亮,崔旭浩. 铁道学报. 2019(12)
[2]基于实测钢轨廓形的高速动车组车轮踏面外形优化研究[J]. 李晓峰,李国栋,宋春元,崔利通,吕义,池茂儒. 铁道车辆. 2019(08)
[3]基于轮轨蠕滑温升的机车车轮踏面优化研究[J]. 钟晓波,陈喜红,沈龙江,蒲全卫. 铁道机车车辆. 2019(03)
[4]应用于高速轮轨滚动接触的蠕滑理论算法对比研究[J]. 戚壮,梁钰,王晓雷,张千冀. 摩擦学学报. 2019(03)
[5]轮轨滚动接触和制动热负荷耦合作用对重载车轮踏面裂纹萌生寿命的影响[J]. 李兰,蔡园武,郭刚. 中国铁道科学. 2019(03)
[6]重载铁路钢轨磨耗状态下的轮轨法向接触特性[J]. 许玉德,严道斌,孙小辉,唐永康. 同济大学学报(自然科学版). 2019(05)
[7]地铁钢轨滚动接触疲劳损伤研究[J]. 梁喜仁,陶功权,陆文教,关庆华,温泽峰. 机械工程学报. 2019(02)
[8]面向轮缘磨耗的动车组车轮型面多目标优化设计[J]. 崔大宾,赵锐,李俊,佘家豪,李立,温泽峰. 机械工程学报. 2019(16)
[9]基于Kriging代理模型的城轨车轮踏面外形优化[J]. 施振宇,戴硕,邢宗义. 铁道标准设计. 2018(07)
[10]地铁线路曲线段磨耗状态下轮轨滚动接触有限元分析[J]. 周素霞,薛蕊,张骞,郑晓阳. 机械工程学报. 2016(12)
博士论文
[1]动车组车轮型面及等效锥度研究[D]. 董孝卿.北京交通大学 2019
[2]轮轨滚动接触疲劳与磨损耦合关系及预防措施研究[D]. 王文健.西南交通大学 2008
[3]轮轨滚动接触疲劳损伤机理研究[D]. 郭俊.西南交通大学 2006
硕士论文
[1]基于ANSYS的高速列车轮轨接触工况和材料参数研究[D]. 郭佳.华东交通大学 2017
本文编号：3678835
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外轮轨滚动接触及匹配关系研究现状
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2章 数值模拟方法
2.1 引言
2.2 有限元法的基本概念
2.2.1 物体的离散化
2.2.2 确定位移模式
2.2.3 单元特性分析
2.2.4 建立结构整体平衡方程进行并进行求解计算
2.3 有限元分析软件ANSYS简介
2.3.1 ANSYS对非线性问题计算
2.3.2 ANSYS中接触问题的分类及处理
2.4 多体动力学软件SIMPACK简介
2.5 本章小结
第3章 重载货车轮轨受力性能分析
3.1 引言
3.2 有限元模型
3.2.1 轮轨模型的建立
3.2.2 轮轨模型的网格划分及接触面的定义
3.2.3 轮轨模型的约束及荷载
3.3 原始车轮受力分析
3.3.1 不同横向移动量时轮轨接触受力性能对比分析
3.3.2 不同冲角时轮轨接触受力性能对比分析
3.4 本章小结
第4章 重载货车车轮踏面外形优化
4.1 引言
4.2 车轮优化方案
4.3 不同踏面外形轮轨接触分析
4.3.1 轮轨接触点分布影响对比分析
4.3.2 车轮滚动圆半径差对比分析
4.3.3 车轮接触角差对比分析
4.3.4 车轮踏面等效锥度对比分析
4.4 本章小结
第5章 优化后车轮外形受力分析及对比
5.1 引言
5.2 优化方案2受力分析及对比
5.2.1 不同横向移动量时轮轨接触受力性能对比分析
5.2.2 不同冲角轮轨接触受力性能对比分析
5.3 优化方案6受力分析及对比
5.3.1 不同横向移动量时轮轨接触受力性能对比分析
5.3.2 不同冲角时轮轨接触受力性能对比分析
5.4 优化方案2与优化方案6对比分析
5.4.1 不同横向移动量时轮轨接触受力性能对比分析
5.4.2 不同冲角轮轨接触受力性能对比分析
5.5 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进摩擦功模型的轮轨滚动接触磨耗研究[J]. 马超智,辛涛,高亮,崔旭浩. 铁道学报. 2019(12)
[2]基于实测钢轨廓形的高速动车组车轮踏面外形优化研究[J]. 李晓峰,李国栋,宋春元,崔利通,吕义,池茂儒. 铁道车辆. 2019(08)
[3]基于轮轨蠕滑温升的机车车轮踏面优化研究[J]. 钟晓波,陈喜红,沈龙江,蒲全卫. 铁道机车车辆. 2019(03)
[4]应用于高速轮轨滚动接触的蠕滑理论算法对比研究[J]. 戚壮,梁钰,王晓雷,张千冀. 摩擦学学报. 2019(03)
[5]轮轨滚动接触和制动热负荷耦合作用对重载车轮踏面裂纹萌生寿命的影响[J]. 李兰,蔡园武,郭刚. 中国铁道科学. 2019(03)
[6]重载铁路钢轨磨耗状态下的轮轨法向接触特性[J]. 许玉德,严道斌,孙小辉,唐永康. 同济大学学报(自然科学版). 2019(05)
[7]地铁钢轨滚动接触疲劳损伤研究[J]. 梁喜仁,陶功权,陆文教,关庆华,温泽峰. 机械工程学报. 2019(02)
[8]面向轮缘磨耗的动车组车轮型面多目标优化设计[J]. 崔大宾,赵锐,李俊,佘家豪,李立,温泽峰. 机械工程学报. 2019(16)
[9]基于Kriging代理模型的城轨车轮踏面外形优化[J]. 施振宇,戴硕,邢宗义. 铁道标准设计. 2018(07)
[10]地铁线路曲线段磨耗状态下轮轨滚动接触有限元分析[J]. 周素霞,薛蕊,张骞,郑晓阳. 机械工程学报. 2016(12)
博士论文
[1]动车组车轮型面及等效锥度研究[D]. 董孝卿.北京交通大学 2019
[2]轮轨滚动接触疲劳与磨损耦合关系及预防措施研究[D]. 王文健.西南交通大学 2008
[3]轮轨滚动接触疲劳损伤机理研究[D]. 郭俊.西南交通大学 2006
硕士论文
[1]基于ANSYS的高速列车轮轨接触工况和材料参数研究[D]. 郭佳.华东交通大学 2017
本文编号：3678835
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