论文部分内容阅读
钢轨作为铁路轨道的重要组成构件,它引导车辆前进并且承受和传递来自轮对的各种荷载,在铁路系统中发挥着重要作用。随着我国铁路高速发展,铁路运输需求不断增长,钢轨的工作环境变得愈加恶劣,钢轨疲劳伤损也变得愈加严重,进而危害机车车辆运行稳定性与安全性,因此钢轨的维修养护愈加重要。钢轨打磨是进行轨道维护作业采用的重要方式之一,能够有效清除并抑制钢轨表面的多种病害,延长钢轨更换周期,产生巨大的经济效益,经过几十年的运用与发展,钢轨打磨已成为全球多个国家铁路的常规线路养护维修技术。钢轨打磨是运用打磨设备对钢轨进行材料去除并改善廓形的过程,为分析钢轨廓形对机车车辆轮轨接触关系的影响情况,本文根据不同机车车辆的结构特点,运用多体动力学软件SIMPACK建立了HXD2型机车、25K型客车和C70型货车的动力学仿真模型。本文结合国内某线路在打磨作业前后的钢轨轨头型面数据,运用数值计算程序得出机车车辆在不同线路上的轮轨接触点位置分布规律,分析钢轨伤损产生的原因和钢轨廓形变化后表面缺陷及光带分布的改善状况。为分析钢轨廓形对机车车辆动力学性能的影响效果,本文根据建立的机车车辆动力学模型,通过更改动力学模型中钢轨型面,计算分析出机车车辆在钢轨廓形变化前后的稳定性、运行平稳性、曲线通过性能等动力学指标的差异。仿真结果表明:改善钢轨廓形能提高机车车辆临界速度,提升机车车辆蛇行运动的稳定性;改善钢轨廓形能降低机车、客车和货车的轮轨横向力、轮轴横向力、脱轨系数、横向加速度和横向平稳性指标,但对于轮轨垂向力、轮重减载率、倾覆系数、垂向加速度和垂向平稳性指标的影响较小;改善钢轨廓形后机车车辆的磨耗功率有不同程度减少,有利于减小轮轨磨耗,延长钢轨更换周期。为改善重载货车在铺设60N钢轨的小半径曲线上的曲线运行性能,本文基于60N钢轨及60钢轨设计了几种钢轨廓形对该线路钢轨进行优化。经过动力学计算发现钢轨优化型面越接近60钢轨,货车曲线通过性能越好;优化型面越接近60N钢轨,其轮轨磨耗越低。通过层次分析法最终提出了一种能保持良好曲线通过性能又尽量减小轮轨磨耗的钢轨廓形方案,为线路工务部门进行轨道优化设计提供一定的参考。