论文摘要
跨区间无缝线路是与高速重载铁路相适应的轨道结构,是提速重载道岔必须采用的关键技术。目前我国铁路提速道岔大多数使用的是高锰钢整铸辙叉和钢轨拼装式组合辙叉。高锰钢整铸辙叉整体强度较低,使用寿命离散度大和可焊性差;而钢轨拼装式固定辙叉机械性能差,心轨较早的出现了压塌和剥离掉落,致使辙叉很早下道。由此可见,这两种辙叉满足不了我国铁路提速的要求,因此我们就必须要找出一种更好的辙叉代替这两种辙叉。随着通过能力高、强度高的合金钢组合辙叉的出现,已经慢慢代替了高锰钢整铸辙叉和拼装式组合辙叉。但是由于翼轨采用的是PD3钢,而心轨采用的是奥贝氏体钢,心轨强度高于翼轨,当车轮通过时,翼轨的破坏比心轨厉害,因此需要计算出翼轨受力区域和接触压力的大小。因此本文利用有限元分析方法建立起弹性基底约束条件下的合金钢组合辙叉区轮轨接触计算模型,并考虑车轮和钢轨的真实的几何形状和边界情况,对从咽喉到心轨顶宽20～50mm范围内进行分析,通过改变轮轨接触的摩擦系数、轴重、不同接触位置、基底竖横向刚度、心轨降低值和半径,对心轨和翼轨的接触压力进行较为细致的分析,为道岔合理设计提供一定的数据支持。研究表明,心轨半径、轴重和心轨降低值对轮轨接触的影响最大,其次是摩擦系数和竖向刚度,横向刚度对轮轨接触影响不明显。在咽喉至心轨顶宽30mm段,翼轨应力比较大,长期下来容易造成破坏,对运营非常不利,在设计中应考虑对翼轨的加强。
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摘要Abstract第1章 绪论1.1 铁路运营中存在的问题1.2 国内外轮轨接触研究现状1.2.1 国外轮轨接触研究现状1.2.2 国内轮轨接触研究现状1.2.3 轮轨关系在道岔设计中的作用1.3 本课题的研究内容、方法及现实意义1.3.1 本文的研究意义1.3.2 本文的研究内容和方法第2章 无缝道岔结构2.1 跨区间无缝线路的意义及其推广应用2.2 无缝道岔存在的问题2.3 合金钢组合辙叉2.3.1 合金钢组合辙叉结构2.3.2 合金钢组合辙叉现存问题第3章 轮轨接触理论3.1 接触力学3.2 两弹性体接触的赫兹理论3.3 轮轨局部接触赫兹解3.4 有限元理论处理问题的方法3.5 ANSYS分析软件介绍3.6 ANSYS收敛准则3.7 ANSYS中接触和摩擦问题的处理3.7.1 接触3.7.2 ANSYS提供的接触算法3.7.3 接触刚度3.7.4 接触协调条件3.7.5 关于摩擦问题3.7.6 接触摩擦单元3.8 接触单元数值计算的实现3.9 小结第4章 辙叉区轮轨接触应力分析4.1 计算中使用单元介绍4.1.1 基本单元介绍4.1.2 面—面接触单元4.1.2.1 面—面接触特点4.1.2.2 面—面接触一般选项设置4.1.2.3 面—面接触分析步骤4.2 基本参数设置4.3 计算模型4.4 不同位置处接触应力结果分析4.4.1 轮轨接触等效应力分布云图4.4.2 不同位置处轮轨接触应力分布云图4.5 不同工况下轮轨接触应力4.5.1 摩擦系数的影响4.5.2 轴重的影响4.5.3 轨道的刚度的影响4.5.3.1 横向刚度4.5.3.2 竖向刚度4.6 心轨顶宽20mm截面的降低值的影响4.7 改变心轨顶宽50mm的轮廓半径的影响4.8 小结第5章 结论与展望5.1 本文的主要工作和结论5.1.1 主要工作5.1.2 主要结论5.2 存在的不足和进一步的研究展望致谢参考文献攻读硕士期间发表的论文附图
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