轨枕弹簧刚度和阻尼对钢轨波磨的影响研究.pdf

西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于 ,在年解密后适用本授权书; ,使用本授权书。(请在以上方框内打“、/”) 学位论文作者签名:昊杰、日期:劲侈牡风胚H 指导老师签名: 嗽沙噶耳等码万方数据西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下: 本文基于轮轨问饱和蠕滑力可能引起摩擦耦合白激振动从而使钢轨发生波磨的观点,分别建立车辆通过直线轨道和小半径曲线轨道时由4个轮对和2根钢轨组成的轮轨系统有限元摩擦自激振动模型,应用复特征值分析方法和隐式动态分析方法研究模型的自激振动发生趋势,预测钢轨可能发生波磨的频率和对应的振动模态,研究轨枕弹簧刚度和阻尼对钢轨波磨的影响,解释直线轨道上左右钢轨均有波磨以及小半径曲线轨道上钢轨波磨主要发生在内轨的物理现象。本人郑重声明:所呈交的学位论文,是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名:昊杰、日期:弘性年5月f男Et 万方数据西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要钢轨波磨问题是世界性百年技术难题,各国的科研工作者针对不同的波磨类型虽然提出了一些相应的整治和预防措施,但目前还没有一种广泛有效的方法能够完全消除波磨现象。随着城市轨道交通的快速发展,我国各地的地铁线路都不同程度地出现了波磨现象。钢轨波磨的形成和发展,不仅会影响车辆和轨道结构的使用年限,还会造成振动和噪声,从而影响乘客的舒适度,更严重的是,急剧增加的轮轨作用力可能引起钢轨和车轴的断裂,而较大的振动会造成脱轨等重大事故。因此,研究钢轨波磨问题对轨道交通业的发展有着重大意义。本文基于陈光雄教授提出的饱和蠕滑力引起轮轨系统摩擦自激振动从而导致钢轨形成波磨的理论,根据北京地铁科隆蛋扣件线路上出现的严重波磨问题,分别建立了车辆通过直线轨道和小半径曲线轨道时由4个轮对和2根钢轨组成的轮轨系统有限元摩擦自激振动模型,并且假设轮轨蠕滑力饱和且等于法向力与摩擦系数的乘积。应用有限元软件ABAQUS提供的复特征值和瞬时动力学分析方法研究轮轨系统的稳定性, 重点预测钢轨可能发生波磨的频率,探讨轨枕弹簧刚度和阻尼对钢轨波磨的影响。主要结果如下: (1)轮轨间的饱和蠕滑力能引起轮轨系统发生摩擦自激振动从而导致钢轨形成波磨。(2)复特征值分析:直线轨道上左右钢轨均可能发生波磨,波磨主要频率为厶=、、;小半径曲线轨道上波磨主要发生在内轨及内轮,=、。(3)瞬时动态分析:直线轨道上左右钢轨表面振动加速度幅值大致相同,说明左右钢轨都有明显的波磨;而小半径曲线轨道上内轨表面振动加速度幅值明显大于外轨, 说明由饱和蠕滑力引起的摩擦自激振动主要发生在内轨,即钢轨波磨主要发生在内轨。(4)通过对比北京某地铁波磨的实测数据,发现仿真分析得到的钢轨波磨频率与实际地铁线路上钢轨波磨频率很接近,这说明饱和蠕滑力引起的轮轨摩擦耦合自激振动可能是导致钢轨形成波磨的主要原因之一。(5)轨枕弹簧刚度和阻尼对轮轨系统的不稳定振动有着显著影响,选择合适的轨枕弹簧刚度和阻尼,能够有效抑制轮轨系统的不稳定振动。较高的轨枕弹簧刚度和阻尼万方数据西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页对直线线路钢轨波磨抑制效果明显,但是对小半径曲线轨道钢轨波磨抑制效果并不好。关键词:摩擦;自激振动:钢轨波磨;复特征值分析;瞬时动态分析;刚度和阻尼万方数据西南交通大学硕士研究生学位论文第1lI页 Abstract Railcorrugation is aworldwide problem researchers all over the world have proposed some remedy measures fordifferent types ofcorrugation,there is not yet acommonly accepted and effective railcorrugation remedy the rapid development oftheurban railtransit,subwa