机车JM3型踏面与75轨匹配性能计算分析

30 t轴重机车车轮结构优化设计赵明成;马呈祥;吕士勇【摘要】随着30 t轴重HXD 2F机车的开发,货运机车轴重从25 t提高到30 t,对车轮的承载能力提出更高的要求,为此,对车轮结构进行优化设计.介绍车轮辐板结构优化,并根据UIC 510-5对车轮疲劳强度校核分析,优化后的车轮结构更优,并通过了车轮实物疲劳试验验证,该设计方法可供设计重载机车车轮参考.【期刊名称】《铁道机车车辆》【年(卷),期】2017(037)006【总页数】5页(P58-61,81)【关键词】HXD2F型机车;30t轴重;车轮;结构优化【作者】赵明成;马呈祥;吕士勇【作者单位】中车大同电力机车有限公司技术中心,山西大同 037038;中车大同电力机车有限公司技术中心,山西大同 037038;中车大同电力机车有限公司技术中心,山西大同 037038【正文语种】中文【中图分类】U260.331+1重载铁路运输能力大，效率高，成本低，是国际公认的铁路货运发展方向,而提高轴重是世界各国重载运输一致采用的举措之一。

我国也大力发展重载技术，如新建的30 t轴重的瓦日铁路是我国距离最长、轴重最大的重载铁路专线。

大同电力机车有限公司研制的30 t轴重货运电力机车现已完成型式试验和综合试验，正在线路运用考核。

车轮是机车工作条件最恶劣的部件之一，在承担机车质量的情况下，还要承受大量过曲线、钢轨接头、道岔、来自车上和轮轨间持续不断的动态载荷产生的机械应力以及制动摩擦产生的热应力的作用。

30 t轴重机车轴重的增加，车轮将处于更加恶劣的工况下，这对车轮设计提出了更高的要求。

主要介绍30 t轴重机车车轮结构优化、并通过疲劳试验对该车轮进行了验证。

1 车轮设计1.1 计算方法及验证标准HXD2F机车车轮强度计算依据UIC 510-5标准进行，只对机械载荷作用下的车轮进行计算和评估。

在机械载荷作用下，共分2种情况：超常载荷工况和常规载荷工况。

常规载荷工况又分为直线工况﹑曲线工况和道岔工况。

文章编号:1002-7602(2011)08-0001-03车轮磨耗仿真中踏面更新策略研究丁军君,李 芾,黄运华(西南交通大学机械工程学院,四川成都610031)摘 要:基于车辆系统动力学仿真和Brag hin 踏面磨耗模型计算车轮踏面上的磨耗深度分布,并采用小波滤波、滑动平均和傅里叶变换平滑3种方法对踏面磨耗深度曲线进行平滑。

结果表明,小波滤波的平滑效果优于滑动平均和傅里叶变换平滑方法;更新磨耗深度越大,对磨耗行为和轮轨几何接触关系影响越大。

因此,建议在最大磨耗深度达到011mm 时对仿真计算用的车轮型面进行更新。

关键词:车轮磨耗;踏面更新;小波变换;轮轨接触中图分类号:U 270.331+.1 文献标识码:A为了对铁道车辆车轮磨耗后的形状及其发展进行预测,国内外学者提出了多种磨耗模型[1-4],并结合车辆-轨道动力学模型将其应用于车轮磨耗预测仿真中[5-13]。

在实际运行过程中车轮磨耗是连续发生的,因此其踏面形状随时都在改变,但在动力学仿真中通常认为踏面形状在一个仿真过程内是不变的,在下一个仿真过程开始时依据上一个仿真过程的磨耗数据对车轮踏面形状进行更新。

踏面形状的离散变化过程将使仿真计算结果与实际情况出现偏差,而对踏面更新策略的控制是决定该偏差大小的重要因素,同时也决定了计算速度(图1)。

本文将基于国内重载货车轮轨型面对车轮磨耗更新策略进行研究,以使车轮踏面磨耗预测在精度和速度上得到统一。

图1 车轮磨耗更新策略与磨耗预测的关系1 车辆动力学模型和车轮踏面磨耗模型1.1 车辆动力学模型在SIM PACK 软件中建立C 80型敞车的动力学模收稿日期:2011-02-25基金项目:国家自然科学基金项目(50821063);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(S WJT U09ZT07);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(SW JTU 09BR085)作者简介:丁军君(1985-),男,博士研究生。

分析机车动轮发生踏面擦伤、缺陷、剥离产生的原因、危害及确认方法《技规》第131条对运用机车的轮对提出以下要求：车轮踏面擦伤深度不超过0.7mm；车轮踏面上的缺陷或剥离长度不超过40mm，深度不超过1mm。

由于擦伤、剥离外观相似，对其判定、确认有一定难度。

为此编发本期资料，力求从其产生原因、危害及判定识别方法给大家提供一些帮助。

1.产生的原因造成车轮踏面擦伤的根本原因就是滑行。

当实施制动时，制动力大于轮轨间粘着力，闸瓦抱住车轮使其停止转动，但因惯性作用，车轮继续在钢轨上滑动，导致车轮擦伤。

车轮踏面的剥离，其产生原因较为复杂，材质、擦伤、热损伤、轮轨应力过大等均可造成，经运行中反复碾压、撕扯，在车轮表面上产生重皮，踏面出现片状剥落。

车轮踏面的缺陷，产生原因主要是存在铸造不良，在运用过程随着踏面的磨耗，逐渐暴露、出现孔眼或空窝等形状的缺陷。

擦伤或剥离的危害：一是继续运行时，将对轨面产生锤击作用，擦伤或剥离越严重、速度越高，锤击作用越大，不但增加了机车车辆振动，缩短机车部件使用寿命，而且损伤钢轨及线路；二是踏面损伤部位将导致轮轨间粘着状态的破坏，使列车制动力下降，延长了制动距离；三是不处理继续运行，会导致扩大剥离或擦伤深度。

2.剥离与擦伤如何区别⑴剥离是由于轮箍在制造过程中自身存在气泡、沙眼等缺陷造成，即属于材质问题。

剥离的表现：故障处所形状不规则，表面不平滑，看起来坑坑洼洼，多数表明有积尘，轮箍表面有明显的掉块和脱层，如图1、图2所示。

图1图2⑵擦伤是由于动轮踏面与钢轨轨面、闸瓦等出现滑动摩擦造成，机车运行中，往往是由于机车轮对出现空转、抱死闸、轮轴固死引起踏面产生滑动摩擦。

换句话说，只要动轮踏面出现擦伤故障，就说明该位动轮发生过空转、抱死闸、轮轴固死等情况中的至少一种。

单个动轮的擦伤要特别重视，它往往是轮轴固死或该位单缸制动器故障造成。

擦伤的表现：故障处所有摩擦打磨痕迹，表面比较平整，颜色比较光亮（和刚镟完的踏面颜色差不多）。

低地板车辆轮轨接触关系与踏面优化设计研究分析摘要：本文以中车唐山机车车辆有限公司（以下简称中车唐山公司）生产制造的有轨电车为研究对象，对其车轮踏面优化分析进行了研究。

1 前言随着城市轨道交通的发展，低地板有轨电车在很多城市得到了运用，但有轨电车运行线路复杂，曲线半径较多，轮轨磨耗较为严重。

同时其轨道基本都以槽型轨为主，在一定情况下槽型轨护轨会与轮缘轮背发生接触，加剧了车轮的磨耗。

以国内自主研发的新型100%低地板有轨电车为研究对象，建立其动力学模型，基于轮轨接触关系对踏面优化设计进行模拟，研究不同踏面设计下，其动力学性能和车轮磨耗情况。

2. 轮轨接触关系相关说明2.1轮轨接触关系的衡量指标2.1.1踏面等效锥度圆锥踏面的踏面锥度容易判别，对于圆弧踏面来说，因为锥度是随着横移而变化的，不能简单地判别出来，所以用等效锥度的概念来表示。

计算等效锥度的方法有多种，最简单的方法为锥形踏面的等效方法（简化法），UK标准中等效锥度计算采用轮对随机运动的假设（UIC519），而欧洲标准则采用周期正弦波的假设（谐波法），并将其引入到计算等效锥度的标准中。

(a)简化法锥形踏面车轮在滚动圆附近作成一段斜度为常值的直线段。

锥度与左右轮滚动圆半径和和轮对横移量y之间的关系为：对于实际的车轮踏面外形，不是一个常数，而是随着y的变化而变化，这时根据左右车轮滚动接触半径和计算出来的踏面锥度为等效锥度。

(b)谐波法用谐波法计算等效锥度时，需要先得到一个关于轮径差的“描述函数”。

为使离散的非线性方程线性化，并使其与之近似的线性方程的二次误差最小化，然后对其进一阶求导，假设其解为幅值为A，得到“描述函数”的线性化因子k(A)，并与谐波线性化幅值A有关。

令轮对滚动圆半径差的“描述函数”为，则与线性化幅值A相关的等效锥度表达式如下：（1）由式（1）可见，等效锥度可由对与轮径差有关的非线性方程进行数值积分得到。

2.1.2接触角度差接触角度差是指轮对的左右车轮在与钢轨接触点处的接触角之差。

基于实测钢轨廓形的轮轨匹配等效锥度对比研究侯茂锐1，郭涛2，张志波3（1.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；2.中车唐山机车车辆有限公司转向架技术中心，河北唐山063500；3.中车青岛四方机车车辆股份有限公司技术中心，山东青岛266000）摘要：为了系统对比我国高速铁路轮轨型面匹配特性，在京沪、武广、哈大、兰新、贵广、丹大等6条高速铁路选择典型地面测点和16列动车组车轮进行为期2年的现场测试。

分别应用LMA、S1002CN、LMB-10和XP55车轮踏面与不同线路钢轨实测廓形匹配，分析不同钢轨廓形对等效锥度的影响。

基于实测钢轨廓形和车轮踏面廓形开展轮轨匹配等效锥度计算，对比分析3种主型平台动车组车轮踏面与不同线路钢轨廓形匹配的等效锥度差异，描绘出主型平台动车组镟轮初期和镟轮末期的等效锥度变化范围，并提出下一步轮轨型面匹配研究的重点方向，不断探寻最优的轮轨匹配空间，为不同线路控制合理的轮轨匹配状态提供支撑。

关键词：等效锥度；轮轨关系；钢轨廓形；车轮踏面；高速铁路中图分类号：U213.4文献标识码：A文章编号：1001-683X（2020）11-0088-06 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2020.11.0881概述轮轨系统技术是高速铁路的核心技术之一，轮轨服役行为直接关系到列车的运行安全，是保障高速铁路安全、高效运营的重要支撑。

自2008年第1条高速铁路——京津城际开通以来，我国高速铁路总体保持了优良的平稳性和舒适性，极大的满足了人们出行方式的转变。

但由于我国高速铁路轮轨匹配的复杂性，也出现了一些由于局部轮轨匹配不良引发的动车组构架横向加速度报警、晃车、抖车等车体低频异常振动和扣件弹条断裂、车轮多边形等高频异常振动问题［1-2］。

等效锥度是车轮踏面与钢轨轨头廓形进行匹配，基金项目：中国铁路总公司科技研究开发计划项目（2017J003-B）第一作者：侯茂锐（1985—），男，副研究员，博士。

基于计算机的车轮踏面镟修快速判定方法作者：刘大鹏来源：《科技视界》2016年第15期【摘要】目前，HXD3、HXD3C、HXD3B型电力机车的“C5检修”工作已经在连车全面展开，其车轮的踏面镟修都是按照JM3型来进行判定。

本文针对上述电力机车的车轮轮缘和踏面的磨损情况，结合连厂HXD3型等电力机车“C5检修”车轮的检修数据，借助计算机软件进行了细致研究和分析后，提出了一种JM3型踏面镟修的快速检测与判定方法，并进行了误差分析和实践验证。

【关键词】车轮镟修；踏面；数据分析1 HXD3、HXD3B、HXD3C型电力机车概况及课题背景和意义HXD3型电力机车是由北车集团大连机车车辆有限公司与日本东芝公司合作研发的大功率交流传动货运电力机车，自2006年12月第一台正式交付使用以来，已经先后配属了上海铁路局、武汉铁路局、北京铁路局、济南铁路局、西安铁路局等共733余台，主要运行在京广、京沪等重要货运干线，一举填补了我国大功率货运机车的空白。

2009年以来，为了缓解我国铁路电力客车运力不足的情况，部分HXD3型机车开始配属到客运机务段。

HXD3B型电力机车是由北车集团大连机车车辆有限公司与德国庞巴迪公司联合研发的大功率交流传动货运电力机车，自2008年12月第一台正式交付使用以来，已经先后配属了北京铁路局、沈阳铁路局等共1077台，是我国使用最大功率1，600千瓦交流电牵引电动机的六轴电力机车车型之一，由于其可单机牵引5000吨至6000吨货物列车，在我国大功率货运机车发展中起到重要作用。

HXD3C 型是在HXD3 型和HXD3B 型电力机车基础上研制的交流传动六轴7200kW 干线客货电力机车，自2010年7月第一台正式交付使用以来，已经先后配属了上海铁路局、武汉铁路局、北京铁路局、济南铁路局等共500台，是首款适用于客货运两用车型。

按照铁总关于“两年检”、“四年检”、“C5修”等修程，自连车公司开始检修上述电力机车以来， 2011年到2015年，我们检修HXD3型电力机车驱动1410台，检修HXD3B型电力机车驱动708台，检修HXD3B型电力机车驱动210台。

龙源期刊网 车轮与高速道岔翼轨的接触分析作者：李响张军王春艳王大奎来源：《计算机辅助工程》2013年第01期摘要：为合理设计道岔，更好地匹配轮对和道岔型面，用有限元法求解车轮与高速道岔翼轨的接触问题.建立4种不同型面车轮与高速道岔翼轨接触的有限元模型，分析车轮通过高速道岔翼轨的轮岔接触斑和等效应力的变化规律.计算结果表明：机车车轮与翼轨的接触斑位于翼轨轨顶外侧，动车车轮与翼轨接触的接触斑位置在翼轨轨顶中部；磨耗后JM3型面车轮与翼轨接触时，容易出现应力集中，尤其是在距离心轨尖端50 cm位置处；磨耗后JM3型面车轮与翼轨接触产生的等效应力最大.关键词：车轮；心轨；道岔；型面；翼轨断面；匹配；横移量；接触斑；应力中图分类号： U213.6；TB115.1文献标志码： B引言高速道岔是高速铁路的关键技术之一.车轮与道岔型面不匹配将使列车在运行过程中产生许多问题，如运行失稳、曲线通过性能低以及轮轨接触应力水平高等，导致车轮与道岔型面磨损严重或过早地形成疲劳裂纹、旅客乘坐舒适性差以及噪声大等问题，严重时会导致列车脱轨.合理的车轮与道岔型面匹配，对改善车辆运行平稳性、提高曲线通过能力、降低车轮与道岔的接触力和磨损、提高车轮与道岔的疲劳寿命以及保证行车安全等具有重要意义.[1]针对上述问题，国内外的专家学者进行大量研究：金学松等[2]和温泽峰等[3]分析磨耗和锥形这2种型面车轮在滚动接触过程中的接触应力、蠕滑率和摩擦功，结果表明，2种型面轮对与钢轨接触，接触应力、蠕滑率和摩擦功都存在明显的区别；WIEST等[4]建立4种基于不同理论的轮轨接触模型，为弹塑性结构的研究和轮轨接触区域蠕滑的研究作出贡献；任尊松等[5]利用空间轮轨接触几何关系理论和Hertz非线性弹性接触理论，研究道岔区车轮与同侧并列的两股钢轨同时接触的两点接触问题；SHEN等[6]通过接触角曲线反推车轮踏面外形；王平[7]建立道岔区轮轨相互作用的空间耦合振动模型，分析可动心轨道岔与固定辙叉道岔动力性能的差别.。