§4轮轨接触几何关系供参习.doc

§6轮轨接触几何关系　 1．轮轨接接状态 车辆的运行性能与轮轨间的相互作用有着紧密关系。 轮轨接触的几何关系与钢轨轨头、车轮踏面的形状以及接触状态有关。 车轮与钢轨的接触状态有两种： 一、一点接触　　车轮踏面与钢轨顶面的接触状态； 二、二点接触　　车轮踏面和轮缘与钢轨顶面和侧面同时接触。 2．轮轨接触的几何关系 （1）我国铁道车辆车轮踏面的和钢轨截面形状 　标准型锥形车轮踏面：铁道部标准TB449－76规定的形状（简称为TB型踏面） 配合使用的钢轨为50㎏标准钢轨 LM型车轮踏面 配合使用的钢轨为60㎏标准钢轨 其它外形钢轨 JM型机车车轮磨耗形踏面 各机务段根据本段线路实际情况采用的不同的车轮踏面外形。 采用磨耗形车轮踏面的车轮可延长其寿命。 (2)轮轨接触几何关系 　a.锥形踏面车轮的轮轨接触几何关系 　 初始时轮轨接触时的滚动半径为r0 车轮踏面斜度为λ 　 rl rr w 当轮对右移动量为y时 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2a 左侧车轮的接触半径 右侧车轮的接触半径 轮对的侧滚角 左右轮接触角 b，圆弧形轮轨截面外形的轮轨接触几何关系 当轮对右移动量为y时 轮对两曲率中心连线中点的坐标 　　　　　　　　 　　　　　　　 轮对中心的橫移动　 轮对中心的升高量　 左侧车轮的接触半径 右侧车轮的接触半径 轮对的侧滚角　　　 左轮接触角　　　　 右轮接触角　　　　 轮轨截面外形为两段或多段圆弧组成时的轮轨接触几何关系。 c、任意轮轨外形的轮轨接触几何关系 d、两种标准踏面形状的车轮与两种钢轨间的接触几何关系 3．轮对踏面等效斜度、重力刚度和重力角刚度 在机车车辆动力学的计算，尤其是简化计算中，经常应用下面几个与轮轨接触几何关系和轴重有关的物理参数 a、车轮踏面斜度和等效斜度 锥形踏面在滚动圆附近的一段斜率为的直线，在直线段内该斜率为常数，当轮对中心右移一yw时，左右车轮的实际滚动圆半径为 　　　　　　　　　 称为踏面等效斜率 当轮轨接触点在直线范围内时该值为常数，如超出直线范围段时是随yW变化的而变化的一个量。 当车轮磨耗或者车轮为磨耗型踏面时，车轮踏面外形不再有直线段，上式仍然成立。为的函数。 b, 轮对重力刚度 当轮对自其对中位置向右横移时，左右钢轨给予轮对的法向力就不相同，其法向力的横向分力也不相同，作用在两个车轮上的合成横向力有使轮对恢复到对中位置的作用，称为横向复原力，是由重力作用产生的。其大小由下式表示 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　W　　　　 　　　　　　　　　　NL　　　　　　　　　　　　NR　 　作用在左轮的横向力　 　作用在右轮的横向力　 横向复原力　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　＝ 　　　　、轮轨接角角； 、轮对侧滚角。 　重力刚度：横向复原力与轮对横移量之比 　　　　　　　　　　　 　1一般情况下不是一个常数； 2当车轮为新旋制成的锥形踏面轮对时，可认为是线性的 　　≌ 　3非锥形踏面轮对的横向重力角刚度应根据具体的接触角，侧滚角、横移量和作用于轮对上的载荷求出。 C、轮对重力角刚度 当轮对有横移量y时且有摇头角时，作用在左右车轮上的轨道横向力将对轮对产生一个力矩。 2b 轮对的摇头角越大，该力距也越大。 摇头重力角刚度：摇头力矩与摇头角之比 ＝＝－ 在一般情况下是Y和的函数，只有在锥形踏面的直线段，当摇头角、侧滚角，以及轮轨接触角都很小时，≈－Wb=const d、标准锥形踏面和磨耗型踏面轮对的踏面等效斜度、 重力刚度和重力角刚度 可通过查表得到 　3．轮轨滚动接触理论 轮轨滚动接触理论是机车辆辆横向动力学理论的一个部分，对研制具有良好横向动力学性能的机车车辆可提供十分重要的理论依据。 轮轨滚动接触理论是研究轮轨滚动接触时轮轨间的关系，其理论基础是弹性力学。并用解析法推导出具体的量化关系。 描述轮轨滚动接触时轮轨间的关系的主要的概念有如下几个 蠕滑、蠕滑