高阶多边形车轮的瞬态磨耗行为分析

• 作者: 黄双超 赵鑫 张笃超 许黎明 温泽峰 金学松
• 来源期刊: 中南大学学报（自然科学版）
• 学科: 交通运输
• 关键词: 高速动车组 高阶多边形 轮轨滚动接触 非均匀磨耗 显式有限元
• 年，卷（期）: 2021,（2）
• 所属期刊栏目: 能源工程? 交通运输工程
• 页码范围: 648-658
• 页数: 11页
• 分类号: U211.5
• 语种: 中文
• DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2021.02.033

摘要

采用ANSYS/LS-DYNA建立自由轮对运行于半径3500 m曲线轨道上的三维轮轨滚动接触有限元模型,于时域内模拟考虑轮对初始横移和侧滚角的高速曲线通过和瞬态滚滑行为,分析不同牵引系数下23阶实测车轮多边形对轮对曲线通过和车轮瞬态磨耗的影响.研究结果表明:车轮多边形会造成轮轨力、法/切向接触应力、摩擦功和磨耗深度等的周期性波动,最终造成非均匀磨耗;当速度为250 km/h和牵引系数为0.03时,峰谷幅值为0.128 mm的车轮多边形可使最大垂向轮轨力达113 kN(静态轮重的144％),摩擦功最大值可由平顺表面下的2 mJ增至2.3 mJ,相应波动幅值可达1.4 mJ;虽然一侧车轮多边形所激励的振动可以传递至另一侧,但对另一侧车轮多边形的发展不起主导作用;多边形造成的磨耗率峰值、谷值分别发生在多边形幅值的波峰、波谷附近,会抑制车轮多边形的进一步发展;牵引系数增大,会加剧车轮表面的平均磨耗和非均匀磨耗,加速车轮多边形的发展.