钢轨打磨小车动力学行为研究-机械工程专业论文.docxVIP

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： 1．采用数值仿真方法建立了适用于钢轨打磨砂轮与钢轨接触的磨削力模型和打 磨压力波动模型；采用多体动力学仿真软件SIMPACK建立了单辆打磨小车动 力学模型和三辆编组打磨小车动力学模型，并使用SIMPACK和MATLAB协 同仿真方法将砂轮与钢轨接触模型引入打磨小车动力学模型。 2．采用数值仿真方法对比分析了打磨小车在自走行工况和打磨作业工况下的曲 线通过性能，优化了动力学性能，分析了钢轨打磨小车在非对称打磨模式下的 动力学行为及砂轮打磨钢轨不同位置时打磨小车不同的动力学响应。 3．采用数值仿真方法模拟了打磨小车在作业过程中压力波动问题，分析了轨道不 平顺对压力波动的影响，并针对波磨钢轨引起打磨小车共振的现象进行了分 析。 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。 学位论文作撇：认剥移 日期：孔16’兰．¨ 万方数据  西南交通大学硕士研究生学位论文 第1页 摘 要 疲劳是钢轨伤损的主要形式，钢轨打磨作业可去除钢轨表面的疲劳层，廓形打磨 可优化轮轨接触关系。钢轨打磨列车下悬挂的打磨小车是打磨钢轨的核心机构，研究 改善打磨小车的动力学性能对提高打磨过程的稳定性具有重要意义。 采用动力学仿真软件SIMPACK建立了考虑砂轮与钢轨接触的打磨小车动力学模 型，对比分析了单辆小车和三辆编组小车在打磨作业工况和自走行工况下的曲线通过 性能；分析了轨道不平顺和小车悬挂参数对打磨压力波动的影响；针对非对称打磨模 式，分析了小车两侧砂轮分别打磨钢轨不同位置时的打磨小车动力学性能。 论文主要研究结论如下： (1)在自走行工况和打磨工况下，钢轨打磨小车脱轨系数和轮重减载率均随曲线 半径的增大而减小，由于更大的曲线半径使打磨小车产生更小的离心力，从而残余向 心力增加，因此打磨小车轮轴横向力随曲线半径的增加而增大，打磨小车总是过超高 工况作业，曲线超高的增大对其各项动力学性能指标影响总是消极的。 (2)编组的打磨小车之间通过球铰彼此约束在一起，动力学行为复杂；整体来看， 曲线超高越大编组小车动力学性能越差，自由走行工况下编组打磨小车的各项动力学 指标均优于打磨工况。 (3)兼顾打磨小车脱轨系数、轮轨横向力和轮对摇头角等指标，小车轴箱垂向定 位刚度设置为50MN／m、轴箱悬挂横向跨距设置为1．8m时动力学性能最佳；打磨小车 之间设置抗转动刚度对其各轮对动力学性能影响是正反两方面的，抗摇头刚度值设置 在0．2．0．3MN／rad、抗点头刚度设置在15．16MN／rad，可实现对编组小车动力学性能最 大程度上的优化。 (4)打磨压力波动幅值随轨道不平顺波长的增加近似呈反函数规律增大、随轨道 不平顺幅值的增加近似呈线性规律增大，钢轨波磨会引起打磨小车关键部件共振，摇 架的侧滚振动、浮沉振动和点头振动造成砂轮与钢轨之间产生较大的垂向相对位移， 压力波动随之增大。 (5)打磨单元的轻量化有利降低于打磨小车作业过程中的压力波动；打磨压力波 动幅值随小车一系垂向定位刚度的增加先减小并趋缓再增大，垂向定位刚度设置为 28MN／m有利于降低打磨压力波动。 (6)对分别打磨两侧钢轨工作边、非工作边和轨项位置进行分析后发现，打磨曲 线上股钢轨工作边和下股钢轨非工作边工况下，打磨小车动力学性能最佳，打磨曲线 上股钢轨外侧和下股钢轨内侧工况下，打磨小车动力学性能最差。 关键词：钢轨打磨；打磨小车；动力学；压力波动；非对称打磨；数值仿真 万方数据  西南交通大学硕士研究生学位论文 第1I页 Abstract Fatigue is one of main damage锣p懿of rail．The rail gdndmg call directly remove the fatigue layer of rail surfatce and the profile grinding optimizes the wheel／rail contact．The grmd吨vehicle of rail grinding train is a core mechanism in伊inding operation．Therefore， the study on improving the dynamic performance of grinding vehicle has all important meaning for increasing the stabil