亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        機(jī)車(chē)車(chē)輪與75 kg/m鋼軌12號(hào)轍叉的接觸分析

        2016-11-17 03:20:04石玉張軍李霞孫傳喜徐永綏
        關(guān)鍵詞:有限元效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)

        石玉,張軍,李霞,孫傳喜,徐永綏

        (1.大連交通大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院,遼寧 大連 116028;2.北京建筑大學(xué) 機(jī)電與車(chē)輛工程學(xué)院,北京 100044)*

        ?

        機(jī)車(chē)車(chē)輪與75 kg/m鋼軌12號(hào)轍叉的接觸分析

        石玉1,張軍2,李霞1,孫傳喜1,徐永綏1

        (1.大連交通大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院,遼寧 大連 116028;2.北京建筑大學(xué) 機(jī)電與車(chē)輛工程學(xué)院,北京 100044)*

        針對(duì)大秦線重載鐵路固定轍叉磨耗問(wèn)題,基于實(shí)測(cè)輪/叉型面,建立了標(biāo)準(zhǔn)JM3車(chē)輪型面和磨耗車(chē)輪型面與標(biāo)準(zhǔn)轍叉和磨耗轍叉接觸模型.詳細(xì)分析了每種輪/叉的接觸情況,如接觸斑面積、等效應(yīng)力等的變化規(guī)律.研究發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)輪/叉接觸時(shí),其接觸表面發(fā)生塑性變形的范圍最大.磨耗輪與標(biāo)準(zhǔn)轍叉接觸時(shí),最大等效應(yīng)力最大.磨耗輪/叉接觸時(shí),輪/叉型面匹配性能最好.綜上輪/叉間存在少量磨耗時(shí)型面匹配性能較好,因而在使用過(guò)程中盡可能控制輪/叉間的磨耗,以延長(zhǎng)轍叉的使用壽命,降低鐵路運(yùn)營(yíng)成本.

        道岔轍叉;機(jī)車(chē)車(chē)輪;有限元;輪軌接觸;磨耗

        0 引言

        道岔是實(shí)現(xiàn)列車(chē)轉(zhuǎn)線運(yùn)行的鐵路軌道主要的結(jié)構(gòu),也是鐵路軌道的薄弱環(huán)節(jié).由于道岔具有數(shù)量多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、主要部件使用壽命短[1-3]、行車(chē)安全性低、養(yǎng)護(hù)維修投入大等特點(diǎn)[4],且輪軌間的接觸關(guān)系非常復(fù)雜,道岔內(nèi)輪軌磨損更加嚴(yán)重[5-7].因此,道岔成為控制鐵路速度的關(guān)鍵設(shè)備.它與動(dòng)車(chē)組、列車(chē)控制并列為我國(guó)高速鐵路三大核心技術(shù)[8-9].隨著列車(chē)速度的不斷提高,輪/岔間的接觸作用變得更加復(fù)雜.這對(duì)道岔的作用提出了更高的要求.因此精確地對(duì)車(chē)輪與道岔間接觸作用進(jìn)行分析已成為當(dāng)務(wù)之急[10].

        本文針對(duì)大秦線12號(hào)道岔轍叉的磨耗情況,通過(guò)實(shí)際測(cè)量得到的輪/叉型面,建立了標(biāo)準(zhǔn)JM3型機(jī)車(chē)車(chē)輪和磨耗后的機(jī)車(chē)車(chē)輪分別與標(biāo)準(zhǔn)轍叉和磨耗后的轍叉不同位置的接觸模型,詳細(xì)分析

        了機(jī)車(chē)車(chē)輪與轍叉接觸時(shí)的接觸斑,等效應(yīng)力等的變化規(guī)律,總結(jié)出車(chē)輪和轍叉的磨耗對(duì)列車(chē)過(guò)叉時(shí)的影響.

        1 標(biāo)準(zhǔn)和磨耗后的輪/叉型面選取

        利用鋼軌型面測(cè)量?jī)x測(cè)量得到大量大秦線標(biāo)準(zhǔn)和磨耗后的輪/叉型面數(shù)據(jù).從中選取不同位置的標(biāo)準(zhǔn)轍叉型面和磨耗后的轍叉型面作為輪/叉接觸模型的轍叉型面.以轍叉心軌理論尖端(00截面)為基準(zhǔn),沿著車(chē)輛逆向進(jìn)岔方向先選出三個(gè)截面,分別距轍叉心軌理論尖端144.3 mm,360mm和480.8 mm,分別稱作01截面,02截面和03截面.通過(guò)01截面和02截面插值得到距轍叉心軌理論尖端247.0 mm的04截面,通過(guò)02截面和03截面插值得到距轍叉心軌理論尖端420.0mm的05截面,如表1所示.

        表1 轍叉區(qū)特殊截面

        由于實(shí)際轍叉的型面形狀是不斷變化的,因此要建立變截面的轍叉模型以使計(jì)算模型更加接近真實(shí)情況,將01截面,04截面,02截面和05截面作為輪/叉接觸時(shí)與車(chē)輪型面接觸對(duì)中的轍叉截面,各個(gè)接觸對(duì)中截面在轍叉上的分布如圖1所示.建立以00截面、01截面、04截面和02截面為轍叉模型的起始截面,01截面、04截面、02截面和05截面為轍叉模型的對(duì)中截面,04截面、02截面、05截面和03截面為轍叉模型的終止截面,分別稱四個(gè)輪/叉接觸模型為00-01-04模型、01-04-02模型、04-02-05模型和02-05-03模型.轍叉理論尖端只有翼軌沒(méi)有心軌,為方便00-01-04轍叉有限元模型的建立, 通過(guò)01截面心軌型面和04截面心軌型面插值得到00截面的心軌型面,修改后的轍叉心軌理論尖端截面以及四個(gè)接觸截面如圖2所示.

        圖1 修改后的轍叉理論尖端和輪/叉接觸的四個(gè)轍叉截面位置

        圖2 通過(guò)各個(gè)轍叉截面建立轍叉模型

        從鋼軌型面測(cè)量?jī)x測(cè)得的大量的轍叉型面中選出磨耗中期的具有代表性的轍叉型面,作為計(jì)算模型的磨耗后轍叉型面.由于列車(chē)正向行駛,車(chē)輪在過(guò)轍叉時(shí)先與轍叉翼軌接觸,然后逐漸過(guò)渡到心軌上,最后完全與心軌接觸.因此,在車(chē)輪剛進(jìn)入轍叉區(qū)時(shí)可以不考慮車(chē)輪與轍叉心軌的接觸,本文假設(shè)在距轍叉心軌理論尖端144mm和247mm的01和04截面處不發(fā)生車(chē)輪與轍叉心軌的接觸.每個(gè)輪/叉對(duì)中接觸截面位置的標(biāo)準(zhǔn)轍叉型面和磨耗后的轍叉型面如圖3所示.

        圖3 不同位置的標(biāo)準(zhǔn)轍叉和磨耗后轍叉型面

        利用車(chē)輪型面測(cè)量?jī)x對(duì)大秦線上的機(jī)車(chē)車(chē)輪踏面進(jìn)行測(cè)量,從得到的大量重載機(jī)車(chē)車(chē)輪型面中選出磨耗中期的一個(gè)具有代表性的車(chē)輪型面,作為計(jì)算模型的磨耗后機(jī)車(chē)車(chē)輪踏面.標(biāo)準(zhǔn)JM3型機(jī)車(chē)車(chē)輪踏面和選出的磨耗后的機(jī)車(chē)車(chē)輪踏面,如圖4所示.

        圖4 標(biāo)準(zhǔn)和磨耗機(jī)車(chē)車(chē)輪踏面

        2 輪/叉的三維有限元模型的建立

        利用HyperMesh分別建立JM3機(jī)車(chē)車(chē)輪與標(biāo)準(zhǔn)轍叉的接觸有限元模型、磨耗后的機(jī)車(chē)車(chē)輪與標(biāo)準(zhǔn)轍叉的接觸有限元模型、磨耗后的機(jī)車(chē)車(chē)輪與磨耗后的轍叉接觸有限元模型.由于車(chē)輪與轍叉的接觸區(qū)遠(yuǎn)小于非接觸區(qū),而本文主要研究的部分是輪/叉接觸區(qū)上的應(yīng)力以及接觸斑的大小,因而為了在保證計(jì)算精度的情況下減小計(jì)算量,將接觸區(qū)劃分成較密的網(wǎng)格,本文最小單元邊長(zhǎng)劃分為1 mm,而將非接觸區(qū)的網(wǎng)格劃分得較疏.機(jī)車(chē)車(chē)輪與轍叉接觸的三維HyperMesh有限元模型如圖5所示.計(jì)算模型中車(chē)輪與轍叉在對(duì)中位置接觸,軌距為1 435 mm,輪緣內(nèi)側(cè)距為1353mm,機(jī)車(chē)車(chē)輪直徑為1250 mm,機(jī)車(chē)軸重為25 t,鋼軌底面施加固定約束,在車(chē)軸兩端節(jié)點(diǎn)施加橫向、縱向固定約束,釋放垂向約束.泊松比取0.3,彈性模量205 GPa,輪/叉間摩擦系數(shù)為0.3.

        圖5 機(jī)車(chē)車(chē)輪與轍叉接觸的三維有限元模型

        3 計(jì)算結(jié)果分析

        3.1 三類輪/叉接觸的接觸斑對(duì)比分析

        為便于分析,將標(biāo)準(zhǔn)輪/叉接觸、磨耗后車(chē)輪/標(biāo)準(zhǔn)轍叉接觸和磨耗后輪/叉接觸時(shí)的接觸斑面積變化和接觸斑中心距心軌中心的距離分別繪制在兩個(gè)表中,如表2、表3所示.

        表2 三類輪/叉接觸接觸斑面積比較

        由表2可以得出磨耗后車(chē)輪/磨耗后轍叉接觸的接觸斑面積為三類輪/叉接觸中最大的,比磨耗后車(chē)輪/標(biāo)準(zhǔn)轍叉接觸的接觸斑面積大54.7%~72.7%,比JM3車(chē)輪/標(biāo)準(zhǔn)轍叉接觸的接觸斑面積大2.1%~180%.除了距轍叉心軌理論尖端144 mm處的01截面外,JM3車(chē)輪/標(biāo)準(zhǔn)轍叉接觸的接觸斑面積比磨耗后車(chē)輪/標(biāo)準(zhǔn)轍叉接觸的接觸斑面積大3.3%~51.6%.即磨耗后車(chē)輪/磨耗后轍叉接觸的接觸斑面積最大,磨耗后車(chē)輪/標(biāo)準(zhǔn)轍叉接觸的接觸斑面積最小.

        表3 三類輪/叉接觸接觸斑中心距心軌中心距離 mm

        從表3可以得出在距離轍叉心軌理論尖端144 mm的01截面到距離轍叉心軌理論尖端420mm的05截面,JM3車(chē)輪/標(biāo)準(zhǔn)轍叉接觸和磨耗后車(chē)輪/標(biāo)準(zhǔn)轍叉接觸的接觸斑距心軌中心距離都由68 mm減小為66 mm,即由轍叉翼軌向心軌移動(dòng)了2 mm,磨耗后車(chē)輪/磨耗后轍叉接觸的接觸斑距心軌中心距離都由75 mm減小為68mm,即由轍叉翼軌向心軌移動(dòng)了7 mm.

        3.2 三類輪/叉接觸的等效應(yīng)力對(duì)比分析

        本文中的等效應(yīng)力的作用范圍是通過(guò)將其近似為橢圓,測(cè)量得到其長(zhǎng)軸和短軸,運(yùn)用橢圓面積公式得到的.為便于分析,將標(biāo)準(zhǔn)輪/叉接觸、磨耗后車(chē)輪/標(biāo)準(zhǔn)轍叉接觸和磨耗后輪/叉接觸時(shí)的最大等效應(yīng)力變化、超過(guò)屈服極限的表面等效應(yīng)力的作用范圍和超過(guò)屈服極限的內(nèi)部等效應(yīng)力的作用范圍分別繪制在三個(gè)圖中,如圖6~圖8所示.

        圖6 三類接觸最大等效應(yīng)力比較

        從圖6可以得出磨耗后車(chē)輪/磨耗后轍叉接觸的最大等效應(yīng)力是最小的,比磨耗后車(chē)輪/標(biāo)準(zhǔn)轍叉接觸的最大等效應(yīng)力小13.2%~20.1%,比JM3車(chē)輪/標(biāo)準(zhǔn)轍叉接觸的最大等效應(yīng)力小11.6%~29.4%.除了距離轍叉心軌理論尖端144 mm處的01截面外,JM3車(chē)輪/標(biāo)準(zhǔn)轍叉接觸的最大等效應(yīng)力比磨耗后車(chē)輪/標(biāo)準(zhǔn)轍叉接觸的最大等效應(yīng)力小1.8%~7.2%.即三類輪/叉接觸中,磨耗后車(chē)輪/標(biāo)準(zhǔn)轍叉接觸的最大等效應(yīng)力最大,磨耗后車(chē)輪/磨耗后轍叉接觸的最大等效應(yīng)力最小.

        圖7 三類接觸超過(guò)屈服極限表面等效應(yīng)力作用范圍比較

        圖8 三類接觸超過(guò)屈服極限內(nèi)部等效應(yīng)力作用范圍比較

        通過(guò)圖7、圖8可以得出,綜合考慮參與計(jì)算的01截面、04截面、02截面和05截面四個(gè)截面,JM3車(chē)輪/標(biāo)準(zhǔn)轍叉接觸的超過(guò)屈服極限的表面等效應(yīng)力和內(nèi)部等效應(yīng)力的作用范圍最大,磨耗后車(chē)輪/磨耗后的轍叉接觸的超過(guò)屈服極限的表面等效應(yīng)力和內(nèi)部等效應(yīng)力的作用范圍最小.

        4 結(jié)論

        本文基于有限元法,建立了標(biāo)準(zhǔn)JM3機(jī)車(chē)車(chē)輪/標(biāo)準(zhǔn)轍叉接觸、磨耗后的機(jī)車(chē)車(chē)輪/標(biāo)準(zhǔn)轍叉接觸和磨耗后的機(jī)車(chē)車(chē)輪/磨耗后的轍叉接觸的三維有限元模型,求解了輪/叉間彈塑性接觸問(wèn)題.通過(guò)大量計(jì)算得出了車(chē)輪與轍叉接觸的接觸斑面積大小和位置、等效應(yīng)力的大小和超過(guò)屈服極限的等效應(yīng)力的作用范圍等的變化規(guī)律,對(duì)這些計(jì)算結(jié)果分析比較后得到以下結(jié)論:

        (1)輪/叉接觸的接觸斑都位于轍叉翼軌邊緣靠近心軌側(cè),且三類輪/叉接觸的接觸斑都逐漸向心軌靠近,隨著轍叉在使用過(guò)程中磨耗量的加大,輪/叉接觸的接觸斑由翼軌向心軌移動(dòng)的距離更大.

        (2)綜合考慮每類接觸的超過(guò)屈服極限的表面等效應(yīng)力的作用范圍和內(nèi)部等效應(yīng)力的作用范圍,JM3車(chē)輪/標(biāo)準(zhǔn)轍叉接觸的兩個(gè)作用范圍均為最大,而磨耗后車(chē)輪/磨耗后轍叉接觸的兩個(gè)作用范圍最小.即隨著輪/叉的運(yùn)用,輪/叉間的磨耗率逐漸減小.

        (3)綜合考慮每類接觸的四個(gè)接觸截面,JM3車(chē)輪/標(biāo)準(zhǔn)轍叉接觸的塑性變形范圍最大,磨耗后車(chē)輪/標(biāo)準(zhǔn)轍叉接觸的最大等效應(yīng)力最大,只有磨耗后車(chē)輪/磨耗后轍叉接觸的輪/叉型面匹配性能最好.但是輪/叉的過(guò)度磨耗降低了機(jī)車(chē)的高度,若超過(guò)限界會(huì)帶來(lái)安全隱患.因此相比于沒(méi)有磨耗的輪/叉接觸和過(guò)度磨耗的輪/叉接觸,控制輪/叉間存在少量的磨耗更利于延長(zhǎng)轍叉的使用壽命,降低運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本.

        [1]練松良. 軌道工程 [M]. 上海: 同濟(jì)大學(xué)出版社,2006: 75-82.

        [2]沈長(zhǎng)耀. 我國(guó)鐵路道岔整體技術(shù)發(fā)展的新階段 [J]. 鐵道工程學(xué)報(bào),2005(1): 51-60.

        [3]盧祖文. 我國(guó)鐵路道岔的現(xiàn)狀及發(fā)展 [J]. 中國(guó)鐵路,2005 (4): 11-14.

        [4]鄧元金, 郭建生, 萬(wàn)昆. P60道岔尖軌跟端支距扣板折斷的原因分析與技術(shù)改造 [J]. 西鐵科技,2007(3): 27-28.

        [5]李響, 張軍, 王春艷,等. 車(chē)輪與高速道岔翼軌的接觸分析 [J]. 計(jì)算機(jī)輔助工程, 2013, 22(1): 25-29.

        [6]王大奎, 張軍, 王春艷,等. 車(chē)輪與高速道岔長(zhǎng)短心軌的接觸分析 [J]. 工程力學(xué),2013, 30(2): 354-359.

        [7]李俊楠,張軍,徐永綏,等. 機(jī)車(chē)車(chē)輪與固定轍叉的彈塑性接觸分析 [J]. 鐵道機(jī)車(chē)與動(dòng)車(chē), 2014(9):23-26.

        [8]張軍,王春燕,孫傳喜,等. 輪對(duì)與道岔接觸問(wèn)題的有限元分析 [J]. 鐵道學(xué)報(bào),2009,31(3): 26-31.

        [9]任尊松,翟婉明,王其昌.輪軌接觸幾何關(guān)系在道岔系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用 [J]. 鐵道學(xué)報(bào),2001(10): 11-15.

        [10]曹洋, 王平, 趙衛(wèi)華. 基于輪軌接觸參數(shù)的固定轍叉設(shè)計(jì)方法 [J]. 西南交通大學(xué)學(xué)報(bào), 2012(8): 605-610.Contact Analysis of Locomotive Wheel and No.12 Frog with 75kg/m Rail

        SHI Yu1,ZHANG Jun2,LI Xia1,SUN Chuanxi1,XU Yongsui1

        (1.School of Traffic and Transportation Engineering, Dalian Jiaotong University, Dalian 116028, China;2.School of Mechanical-electronic and Automobile Engineering, Beijing University of Civil Engineering and Architecture , Beijing 100044, China)

        Based on the situation of the attrition to the heavy haul railway fixed frog used in Da-Qin line, several contact models are built between the profile of standard JM3 wheel/worn wheel and the standard/worn turnout, which are all practically measured. The contact condition of each wheel/turnout is analyzed, such as the variation of the contact patch area and equivalent stress, and is found out the largest range of plastic deformation occurred when the standard wheel/turnout contact and the maximal von mises equivalent stress occurred when the worn wheel/standard turnout contact. In addition, the contact profile matching of the worn wheel/turnout contact is the best. In summary, a little abrasion between the wheel/turnout contact is good to the contact profile matching of them. Therefore, wear control in the wheel/turnout contact can prolong the life of frog and decrease the operating cost.

        frog; locomotive; finite element method (FEM); wheel-rail contact; wear

        1673-9590(2016)04-0038-05

        2015-12-03

        國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51405055,51305054);國(guó)家自然科學(xué)基金-煤炭聯(lián)合基金資助項(xiàng)目(U1361117);牽引動(dòng)力國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題資助項(xiàng)目(TPL1406); 遼寧省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2015020116)

        石玉(1991-),男,碩士研究生;李霞(1986-),女,講師,博士,主要從事輪軌關(guān)系的研究E-mail:Xiali20034164@126.com.

        A

        猜你喜歡
        有限元效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)
        2022 年3 月實(shí)施的工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)
        鈾對(duì)大型溞的急性毒性效應(yīng)
        懶馬效應(yīng)
        忠誠(chéng)的標(biāo)準(zhǔn)
        美還是丑?
        應(yīng)變效應(yīng)及其應(yīng)用
        一家之言:新標(biāo)準(zhǔn)將解決快遞業(yè)“成長(zhǎng)中的煩惱”
        磨削淬硬殘余應(yīng)力的有限元分析
        基于SolidWorks的吸嘴支撐臂有限元分析
        箱形孔軋制的有限元模擬
        上海金屬(2013年4期)2013-12-20 07:57:18
        国产精品亚洲一区二区三区妖精| 国产影片中文字幕| 狼狼综合久久久久综合网| 免费女人高潮流视频在线观看| 人妻少妇精品视频一区二区三区| 久久精品国产一区二区蜜芽| 国产精品无码久久AⅤ人妖| 色婷婷一区二区三区四| 伊人久久精品亚洲午夜| 激情影院内射美女| 色老头久久综合网老妇女| 中文字幕亚洲综合久久| 一本久道久久丁香狠狠躁| 国内精品久久久久影院薰衣草| 亚洲性啪啪无码av天堂| 亚洲精品国产一二三无码AV| 久久久人妻丰满熟妇av蜜臀| 国产成人亚洲一区二区| 东京热人妻无码一区二区av| 精品十八禁免费观看| 国产亚洲视频在线观看播放| 久久精品成人一区二区三区蜜臀| 亚洲综合网国产精品一区| 午夜精品一区二区三区的区别| 中文字幕一区二区三区四区在线| 中文字幕亚洲中文第一| 亚洲中文字幕精品乱码2021| 亚洲欧美一区二区三区在线| 无码欧亚熟妇人妻AV在线外遇| 亚洲美女av一区二区| 午夜影院免费观看小视频| 国产色在线 | 日韩| 亚洲精品成人专区在线观看| 日韩中文字幕精品免费一区| 美女被黑人巨大入侵的的视频| 日本熟日本熟妇中文在线观看| 四虎影永久在线观看精品| 视频一区二区不中文字幕| 天天射综合网天天插天天干| 国产农村妇女毛片精品久久| 久久国产综合精品欧美|