随着铁路运量增加,大功率机车和大型货车投入运用,轮轨磨损日益严重。在直线钢轨磨耗加大的同时,钢轨侧磨也从小半径曲线扩大到较大半径曲线,磨损范围和磨损率都在增加。货车由于轴重大,数量多,造成的轮轨磨耗占有很大的比例,尤其是重载干线、运煤干线上轮轨磨耗非常严重,已成为一个亟待解决的问题。 解决转向架曲线通过性能和横向稳定性之间的矛盾一直是车辆系统动力学长期研究的课题,采用常规转向架无法同时满足二者的要求。径向转向架能在保持较高稳定性的同时,具有良好的曲线通过性能,减小冲角,降低轮轨磨耗,轮轨动力作用及能量消耗,有利环保。因此,研究和发展货车径向转向架对提高我国铁路的运输效率,实现高速重载的目标具有现实意义。 本文从蠕滑导向机理出发,建立副构架自导向径向转向架的动力学模型,讨论了径向转向架的设计原则;针对货车转向架的特征,应用多体动力学仿真软件SIMPACK建立三大件模式的副构架自导向径向转向架及迫导向径向转向架,侧架交叉支撑转向架的非线性动力学仿真模型;研究了副构架自导向径向转向架直线稳定性,平稳性,通过局部不平顺的安全性及轮轨相互作用等动力学特性;采用不同的轮轨磨耗评定方法并结合同传统交叉支撑转向架的对比分析,研究大轴重条件下直线轮轨踏面磨耗和转向架结构及悬挂参数对轮轨曲线磨耗的影响,得出径向转向架降低轮轨磨耗的作用机理和主要影响因素;分析和比较了曲线半径、超高、轨底坡、轨距和圆顺度等线路技术参数及轮轨润滑等降低轮轨磨耗的线路减磨措施对转向架轮轨磨耗的影响,讨论径向转向架的使用条件和适用范围,从降低径向转向架轮轨磨耗的角度为曲线轨道参数的设置提供理论依据。