基于Zobory模型的机车车轮磨耗研究-论文.pdf

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1、第35卷第3期铁道机车车辆Vol_35NO．32015年6月RAILWAYL0COMOTIVE&CARJun．2015文章编号：1008—7842(2015)03—0006—05基于Zobory模型的机车车轮磨耗研究TAOVANCHIEN(越南)，李芾，丁军君，戚壮(西南交通大学机械工程学院，四川成都610031)摘要以D。型内燃机车为例，采用SIMPACK软件建立了该型机车动力学模型，并根据越南干线实际线路建立线路模型。根据FASTSIM算法与Zobory磨耗预测模型，对机车车轮踏面磨耗的分布和发展情况进行仿真计算

2、，并与现场测量结果进行比较。结果表明：车轮踏面上(一5O～45mm)区间是发生磨耗的主要范围，在轮缘根部处(一37～～26mm)范围内磨耗最大；随着运行距离的增加，车轮轮缘根部处的磨耗更加明显，踏面磨耗发展规律基本相同；踏面磨耗量的预测结果较实际测量结果低。关键词车辆工程；机车；磨耗模型；动力学仿真；FAsTsIM中图分类号：U260．111文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1008—7842．2015．03．02机车车轮磨耗是一个非常复杂的问题及重要研究轮轨接触分析与车轮磨耗预测模型。通过机车动力

3、学的领域。自l9世纪机车车轮磨耗问题被提出以来，各计算模型得出了轮轨接触的位置，轮轨法向力，轮轨蠕国科学家用很多方法与途径在机车车轮磨耗开展了大滑力。基于轮轨接触模型得到接触区域上每个单元格量的研究，主要集中在轮轨滚动基础理论，磨耗的试验的滑动量分布，蠕滑率分布，切向应力分布等参数。根和仿真，磨耗的滚动接触疲劳的耦合关系上面。Olofs—据磨耗预测模型计算每个单元格的磨耗量，然后进行累son等基于Archard磨耗模型对边界润滑条件下的球加得到踏面的磨耗深度。机车在实际运行，车轮踏面的形轴承由于轻微磨耗引起的形状改变

4、过程进行仿真，仿磨耗是连续的过程，而在仿真中不能对车轮踏面实时更真结果与实测结果吻合较好¨1；Ansary等对机车轮缘新，因此只能在车轮磨耗到一定限值时再更新。对不同厚度进行测量，然后对每个轮缘厚度下的磨耗率进行计更新磨耗深度的效果对比分析，本文采用0．1mm磨耗算，结果表明轮缘厚度越小，磨耗率越大刮；Zobory根量作为车轮型面更新的条件。更新后，采用新的踏面形据能量流密度发展了车轮踏面磨耗预测模型_4]。丁军状在重复计算。整个仿真计算过程如图1所示。君等基于半赫兹接触，赫兹接触和Kalker完全理论程序CONTA

5、CT分别计算轮轨接触应力和接触形状，并机车系统轮轨滚动接触理论计算车轮磨耗深度在踏面上的分布_5]。通过多年的研线路系统动力学仿真lJ丽竺面!面”：究，现在轮轨滚动接触理论越来越完善，并成为铁路机车车辆动力学的主流方向之一。轮轨接触车轮踏面磨耗模型rJ更新车轮踏面关系目前越南铁路的机车都从国外进口，机车在越南铁路实际运用条件有差别，所以车轮在两次旋修之间的磨图1车轮磨耗仿真计算过程耗与初始设计值有所不同。若车轮在实际中磨耗过大，则会影响行车安全；但若车轮在旋修周期间磨耗不足，1．1机车一轨道系统动力学模型则会增加线路

6、和机车车辆的检修维护工作量。因此，对以D。型内燃机车为例，采用SIMPACK软件建立机车车轮磨耗进行研究是非常必要的。以D。。型内燃了该型机车动力学模型如图2所示。模型包括车体，轮机车为例，将Zobory车轮磨耗仿真模型与FASTSIM轨，两个构架，钢轨，道床，轨枕以及弹簧，阻尼等元件构算法应用于车轮磨耗仿真研究，编写了相应的计算程成，该型机车的主要技术参数如表1所示。车轮初始型序，并确定了车轮踏面磨耗发展情况与磨耗分布。面为实测的ML2。型踏面，轨道采用越南P43的钢轨，1：1车轮磨耗计算模型20轨底坡，轨距为10

7、00mm，参数见文献[6]。模型中假计算机车车轮磨耗模型包括机车动力学仿真模型，设轮对，构架和车体均为刚体，并忽略钢轨的弹性变形。*国家自然科学基金项目(51305359)TA0VANCHIEN(1982-)男，博士研究生(收稿日期：2014—11—12)第3期基于Zobory模型的机车车轮磨耗研究7动接触理论被广泛应用。本文也采用Kalker的FASTSIM算法对轮轨接触问题进行计算分析。该方法将接触斑划分成×，单元格，并假设接触斑内任意一个点(，)的弹性位移与同方向面力P和柔度系数L有关I8]，即u(x，)一L·

8、p(x，)(1)滑动方程描述如下：图2D：。型机车动力学模型f一一一表1D2。型内燃机车的主要技术参数21姐mM1O6∞15137州212412175121蚁2l拟86∞∞∞O1技术参数数值lVy一￡+一柴油机功率／kWOOO00O机车计算整备质量／t式中，72为纵向和横向滑动速度；为机车运行速机车最大速度／(km·h)度；￡，为纵向和横向蠕滑