文档名：轨道车辆制动副摩擦自激对车轮磨耗的影响
摘要：轮轨周期性磨耗会加剧轮轨动态相互作用,造成车辆系统关键部件发生疲劳断裂,引起车体的异常振动,对乘坐舒适性和运行安全性有较大影响,然而先前研究很少将制动副振动与车轮磨损进行联系.为研究车轮周期性磨耗的原因,通过考虑制动单元的自激振荡对车轮磨损的影响,建立考虑轮轨附着的列车制动系统扭转模型.利用数值方法对制动系统的振动状态进行求解,通过一些非线性理论的相关图谱(系统运动的分岔图、相图、庞加莱截面图、频谱图和时域图等),深入探究制动工况下系统的振动情况,得到制动单元内部因摩擦因数的负斜率特性引起的自激振荡对车轮磨损的影响.研究结果表明:制动系统因摩擦自激产生的不稳定运动仅在车速较低时发生,随着制动速度的降低,当车速低于12.88km/h时,制动系统会从稳定区间进入振荡区间进而引发制动系统颤振.与此同时,制动系统的颤振会引起车轮蠕滑率的波动,进而影响轮轨间的切向力与轮轨磨损.当制动速度处于振荡区间时,车轮会出现不均匀磨损;当制动速度靠近振荡区间的临界值时,车轮磨损近似均匀;当制动速度处于稳定区间时,车轮纵向蠕滑力近似无波动,车轮不再因制动副的自激振荡产生异常磨损.最后探究了制动压力对系统运动稳定性与轮轨磨耗的影响,发现大制动压力下系统振幅增大,磨损更为明显.探究制动系统对车辆周期性磨耗的影响,可为车轮周期性磨耗机理的研究和控制措施的选用提供参考.
Abstract：Periodicwheel-railwearwillintensifythedynamicwheel-railinteraction,resultinginfatiguefractureofkeycomponentsofthevehiclesystemandabnormalvibrationofthevehiclebody,whichhasagreatimpactonridecomfortandoperationsafety.However,previousstudiesrarelylinkbrakepairvibrationwithwheelwear.Inordertostudythecausesofperiodicwheelwear,inthispaper,theeffectofself-excitedoscillationofbrakeunitonwheelwearwasconsideredforthefirsttime.Firstly,thetorsionmodelofthetrainbrakingsystemconsideringwheal-railattachmentwasestablished.Thevibrationstateofthebrakingsystemwassolvedbynumericalmethod.Thevibrationofthesystemunderbrakingconditionswasdeeplyexploredthroughsomenonlinearcorrelationgraphs(bifurcationdiagram,phasediagram,Poincarecrosssectiondiagram,spectrumdiagramandtimedomaindiagramofthesystemmotion,etc.).Theinfluenceofself-excitedoscillationonwheelwearcausedbynegativeslopeoffrictioncoefficientinbrakeunitwasobtained.Theresultsshowthattheunstablemotioncausedbyfrictionself-excitationofthebrakingsystemonlyoccursatlowspeed.Withthedecreaseofthebrakingspeed,whenthespeedislowerthan12.88km/h,thebrakingsystemwillentertheoscillationrangefromthestablerange,whichwillcausethebrakingsystemtoflutter.Atthesametime,theflutterofthebrakingsystemwillcausethefluctuationofwheelcreeprate,whichwillaffectthetangentialforceandwheel-railwear.Whenthebrakingspeedisintheoscillationrange,thewheelwillappearunevenwear.Whenthebrakingspeedisclosetothecriticalvalueoftheoscillationinterval,thewheelwearisapproximatelyuniform.Whenthebrakingspeedisinthestablerange,thelongitudinalcreepforceofthewheeldoesnotfluctuate,andthewheelnolongerhasabnormalwearduetotheself-excitedoscillationofthebrakepair.Theinfluenceofbrakingpressureonthesystemmotionstabilityandwheel-railwearisinvestigated.Itisfoundthattheamplitudeofthesystemincreasesandthewearbecomesmoreobviousunderlargebrakingpressure.Exploringtheinfluenceofbrakesystemontheperiodicwearofvehiclecanprovidereferenceforthestudyofthemechanismofperiodicwearofwheelandtheselectionofcontrolmeasures.
作者：宋瑞 张宇航 周劲松 张忠凯 孙丽霞 沈钢 Author：SONGRui ZHANGYuhang ZHOUJinsong ZHANGZhongkai SUNLixia SHENGang
作者单位：同济大学铁道与城市轨道交通研究院,上海201804;中铁检验认证中心有限公司,北京100081;中国铁道科学研究院集团有限公司标准计量研究所,北京100081同济大学铁道与城市轨道交通研究院,上海201804中铁检验认证中心有限公司,北京100081;中国铁道科学研究院集团有限公司标准计量研究所,北京100081中国铁道科学研究院集团有限公司铁道科学技术研究发展中心,北京100081;高速铁路与城轨交通系统技术国家工程研究中心轮轨关系实验室,北京100081
刊名：铁道科学与工程学报
Journal：JournalofRailwayScienceandEngineering
年，卷(期)：2024, 21(1)
分类号：U270.2
关键词：列车车轮 制动单元 自激振荡 不均匀磨耗 制动压力
Keywords：trainwheel brakeunit self-excitedoscillation unevenwear brakepressure
机标分类号：U211.5U463.5TH117.1
在线出版日期：2024年2月26日
基金项目：中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划，中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划，国家自然科学基金轨道车辆制动副摩擦自激对车轮磨耗的影响[
期刊论文] 铁道科学与工程学报--2024, 21(1)宋瑞 张宇航 周劲松 张忠凯 孙丽霞 沈钢轮轨周期性磨耗会加剧轮轨动态相互作用,造成车辆系统关键部件发生疲劳断裂,引起车体的异常振动,对乘坐舒适性和运行安全性有较大影响,然而先前研究很少将制动副振动与车轮磨损进行联系.为研究车轮周期性磨耗的原因,通过...参考文献和引证文献
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引证文献
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