车辆系统动力学.pptxVIP

第三章 轮对结构与轮轨接触几何关系;主要内容：;第一节 轮对结构及其对动力学性能影响; 轮对影响着运行安全性，不止承担着车轮全部重量，还承受着从车体、转向架和钢轨等方面传递来的各种静、动作用力，受力情况复杂。对轮对的要求： 应该有足够的强度，以保证在容许的最高速度和最大载荷下安全运行。 F=m×△v/△t 应不仅能够适应车辆直线运行，同时又能够顺利地通过曲线和道岔，而且应具备必要的抵抗脱轨的能力。 应具备阻力小和耐磨性好的优点，这样可以减小驱动牵引力和延长使用寿命。; 对车辆系统动力性能影响明显的轮对外形和尺寸主要有 轮缘 车轮名义直径 轮对内侧距 踏面斜度。;1、轮缘 轮缘是保持车辆沿钢轨运行，防止车轮脱轨的重要部分。 2、车轮名义直径 车轮各处直径不同，规定，车轮在离轮缘内侧70mm处的圆称为滚动圆，并以滚动圆的直径作为车轮名义直径。 轮径小可以降低车轮重心、增大车体容积、减小车轮簧下质量、缩小转向架固定轴距，对于地铁还可以减小建筑限界、降低工程成本；但是，小直径车轮使车轮阻力增大、轮轨接触应力增大、踏面磨耗较快、通过轨道凹陷和接缝处对车辆振动的影响增大。;3、轮轨内侧距 轮缘的内侧距离影响行车安全和运行平稳性。 （1）保证轮缘与钢轨之间有一定的游间，以减小轮缘与钢轨磨耗并实现轮对的自动对中作用，避免对轮对两侧车轮直径的允许公差要求过高，避免轮轨之间的过分滑动及偏磨现象。;轮轨间隙计算方法： 中国：单侧轮轨间隙为9mm，轮轨磨耗慢，舒适性差。 日本和欧洲：单侧轮轨间隙为5.5mm，轮轨磨耗快，舒适性好。 ;（2）安全通过曲线和辙叉。 轨距一定的情况下，轮轨间隙的大小与轮缘内侧距有密切的关系。轮轨间隙太小，可能会造成轮缘与钢轨的严重磨耗；轮轨间隙过大，会使轮对蛇行运动的振幅增大，影响车辆运行品质。;4、车辆踏面斜度 轮对径向通过曲线时可以减小运行阻力，减轻磨耗，避免脱轨。为达到轮对径向通过曲线目的，同一车轴上外侧车轮的滚动圆半径必须大于内侧车轮的滚动圆半径。 同一时间间隔内，外侧轮对走过的距离大于内侧车轮滚过的距离，因此，车轮踏面必须有斜度，增大踏面斜度，有利于通过半径较小的曲线。;三、车轮踏面类型与作用;;圆柱形踏面;锥形踏面;磨耗型踏面;3、对踏面动力学性能认识差异 磨耗型踏面，输入车体的能量少，车体振动激烈程度降低。 在适当运行速度下，磨耗型踏面的车轮，转向架蛇行运动波长短、频率高，而且远离了车体的固有振动频率。;四、与车轮相关的几个参数;;;2、重力刚度 当轮对向右或向左移动时，左右钢轨给予左右车轮的横向分力的合力，有使轮对回复到对中位置的作用。横向复原力的大小与轮对横移量及所承受的载荷有关，忽略轮对上的动载荷、悬挂变形力和轮轨蠕滑力，作用于左、右车轮上检向反力分别为;轮对横移量为yw时由于重力产生的横向复原力为 ;由此可见，在轮对一定横移量情况下，锥形踏面的重力刚度是和轮对横移量无关的量。 当轮对在轮轨间隙范围内横移时，磨耗型踏面的重力刚度值有较大范围变化，该特性有利于轮对有一定横移量后自动回复到对中位置。;2、重力角刚度 当轮对横移量为yw而且有摇头角ψ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Mg，摇头力矩与摇头角之比称为轮对的重力角刚度。作用在轮对上的摇头力矩为;在锥形踏面的直线段，有;五、轮对质量与轮轨动力之间关系;2、对垂向动作用力影响 理论研究表明，列车高速运行产生的轮轨垂向动态附加载荷有如下经验公式： 式中，a表示线路缺陷，K表示线路刚度。 从上式可知，差的线路状况以及运行速度和簧下质量的提高都将增大轮轨垂向动态附加载荷。抛开线路水平不平顺的影响，对于高速转向架来说，减小簧下质量是提升速度的关键因素。;3．对轮重减载率的影响;六、轮对低动力设计方法;第二节 轮轨接触状态及影响因素;2、60kg/m标准钢轨截面 60kg/m标准钢轨截面是按照磨耗型原则设计的，并与LM型车轮踏面外形配合使用。;二、轮轨接触状态认识 当轮对相对轨道有足够横移量时，轮对摇头角越大，轮轨间出现两点接触的可能性也越大，这是因为此时轮缘根部当量半径减小，且轮轨发生两点接触时所需要的轮对横移量将比没有摇头角时小。;;在轮轨型面设计时应尽量避免两点接触并尽可能减小两接触点之间的垂向距离以减少轮轨磨损。;三、轮轨接触几何参数;