1轮轨关系.pptx

第一章 轮轨关系 目录 轮轨关 系概述 轮轨接 触几何 轮轨接 触力学 轮轨接 触伤损 轮轨关系概述  轮轨关系是车辆—轨道系统的核心，轨道系统需要为钢轮 滚动系统的移动提供导向，并且为车辆的加、减速提供必 要的粘着  轮轨关系主要包括为导向的轮轨接触几何关系和支撑车辆 重量并提供加、减速条件的轮轨接触力学关系，二者又是 紧密联系在一起的  轮轨相互动力作用引起车辆与轨道系统振动、冲击、疲劳、 伤损的直接根源，也是导致轮轨系统状态破坏和功能丧失 的主要原因  轨道存在空间线型变化，会引起运动学问题，轨道存在不 平顺，会引起动力学问题  轮对系统的自动导向功能，车辆走行部偏差引起动力问题 轮对基本特征及参数  刚性轮对：由左右轮子和车轴固结组成，左右轮的滚动角速度一致  车轮与钢轨轨头的接触面称车轮踏面 车轮型式 轮对踏面  轮对踏面与轨头断面、名义滚动圆直径、轮轨接触位置对车辆动力学 性影响很大  踏面外形主要尺寸包括轮缘角度、轮缘高度、轮缘厚度、车轮宽度和 踏面斜度等  轮缘厚、高与轮对通过道岔时的安全性有直接关系，轮缘角一般指轮 缘斜面上的最大角度，与脱轨安全性有较大关系  对于锥型踏面，踏面斜度λ等于踏面锥度，对于磨耗型踏面，由于各 处踏面斜度不同，需引入轮对在小范围内横动的等效斜度λe来表示 轮对踏面  磨耗型踏面的形成  锥形踏面车轮与钢轨头部的接触面积很小，接触应力很高，车轮运用初 期，局部位置的磨耗很快，使踏面呈现凹陷  当磨耗范围逐渐遍及整个踏面并与轨头轮廓外形相吻合后，接触应力明 显减小，表面又经“冷硬”处理，磨耗减慢，踏面外形相对稳定，此时 踏面形状接近磨耗型踏面 轮对踏面 车轮踏面设置要求  脱轨安全性  对中性能  运行稳定性（蛇形运动））  曲线通过性能（曲线通过时横向力小）  可顺利通过道岔  耐磨性，即使磨耗，形状变化也要小 轮对踏面动力性能 曲线通过方面， 磨耗型踏面有利 抑制蛇形运动和 车体振动方面， 锥形踏面有利 现阶段研究表明，在抑制车体蛇形 运动和提高稳定性方面，磨耗型有 时也能取得良好的效果 车轮横移时，磨耗型踏面 车轮的接触角、滚动半径 差比锥形踏面车轮变化大， 使输入车体的能量减小， 车体振动程度降低 在适当运行速度下，与采用锥 形踏面的车轮相比，采用磨耗 型踏面的车轮，其转向架蛇形 运动波长段、频率高，且远离 车体固有振动频率 等效锥度 锥形踏面车轮滚动圆附近成斜率为0.1的直线段， 在直线段范围内车轮踏面斜度为常数 当轮对中心离开对中位置移动横移量yw，则左右 车轮的实际滚动圆半径分别为 等效锥度 轮缘设置  线路上设有道岔引导车辆变道，车轮必须具有轮缘，引导车轮沿道岔 线路方向运行，并产Th横向导向力，导向力在车辆通过小半径曲线时 也同样重要  轮对横向移动量过大时，轮缘可阻止轮对从钢轨顶面脱落形成脱轨  在直线段运行时，若轮缘贴靠钢轨侧面则将很快磨薄轮缘，轮缘与轨 侧间必须留有间隙 独立轮对  独立轮对：与刚性轮对不同，独立轮对的左右轮能分别绕车轴回转， 车轴中部成下凹的“U”形，以实现车体的低地板面，在现代有轨电车 中得到广泛应用  左右轮可自由旋转，实现差动速度，直线运行时不易发Th蛇行运动， 曲线直接利用左右车轮的速度差实现导向，与刚性轮对有很大差异， 踏面外形和参数的设计有其特殊性  当独立轮对左右轮子不再共用车轴时被称为独立轮座或独立轮子，其 动力学性能因不同结构有所不同 钢轨基本特征及参数  轨道的几何尺寸必须与轮对配合，与车辆动力学相关的轨道几何要素 有：轨距、轨头断面、轨底坡、曲线超高、轨距加宽等  为保证良好的轮轨接触几何关系，钢轨轨头一般做成多段不同曲线相 切的形式  使用过程中，轮轨接触范围内容易出现磨耗，引起轮轨关系的变化， 影响动力学性能，严格限制轨头的磨耗，包括轨头侧磨、垂磨、角磨  城市现代有轨电车共用路权，通常采用钢轨埋入式轨道结构，钢轨多 采用槽形轨，其中槽形轨内槽的宽度是重要限制尺寸 正常钢轨与磨耗钢轨 槽型钢轨 刚性轮对导向原理  为保证轮对在钢轨上的正常滚动，车轮轮缘与钢轨工作边之间需留有 一定的间隙，称为游间  通过曲线时，轮对将偏离线路中心向外移动，外侧车轮的滚动圆半径 大于内侧车轮滚动圆半径，从而自动实现轮对通过曲线的自动导向  直线运动时，若轮对偏离线路中心线，偏离中心一侧的车轮滚动圆半 径将大于名义滚动圆半径，另一侧反之，在相同的角速度情况下，偏 离一侧的车轮将滚过更长的距离，从而使偏离中心的车轮返回中心  轮对通过线路中心时，由于存在一定的冲角，势必将使得轮对越过线 路中心偏向