【摘 要】
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车轮多边形磨耗广泛出现在铁路运输现场,是一种常见的高速列车车轮异常磨耗。车轮多边形磨耗会影响乘客的乘车舒适度,严重时甚至危及行车安全。目前学术界对车轮多边形磨耗的形成机理并未达成共识,因此车轮多边形磨耗的形成机理及重要影响因素还有待深入研究。本文主要针对300km/h高速动车组列车,通过现场试验调研,对其车轮多边形磨耗特性进行归纳,并结合车辆与轨道系统振动噪声跟踪测试数据,研究车轮多边形磨耗对车辆
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车轮多边形磨耗广泛出现在铁路运输现场,是一种常见的高速列车车轮异常磨耗。车轮多边形磨耗会影响乘客的乘车舒适度,严重时甚至危及行车安全。目前学术界对车轮多边形磨耗的形成机理并未达成共识,因此车轮多边形磨耗的形成机理及重要影响因素还有待深入研究。本文主要针对300km/h高速动车组列车,通过现场试验调研,对其车轮多边形磨耗特性进行归纳,并结合车辆与轨道系统振动噪声跟踪测试数据,研究车轮多边形磨耗对车辆振动噪声特性的影响,同时探寻了车轮多边形磨耗的关键条件和诱导因素,为车轮多边形磨耗机理及对策研究提供基础。主要研究工作如下:(1)通过对镟前车轮表面状态测试结果分析得知列车车轮存在明显的18~20阶多边形磨耗。车轮多边形阶次与车轮直径有着明显的对应关系,直径大小在920mm附近的车轮主要存在20阶多边形磨耗,直径大小在875mm附近的车轮主要存在19阶多边形磨耗,直径大小在840mm附近的车轮主要存在18阶多边形磨耗。对两个镟修周期内的车轮表面状态进行跟踪测试,获取车轮多边形磨耗随运行里程的发展规律。(2)基于车辆轨道耦合动力学模型和轮轨磨耗模型建立车轮多边形磨耗仿真计算模型,研究了车轮直径和速度对多边形磨耗的影响。结果表明当激励频率、车轮直径与运行速度满足特定关系,使车轮周长能被激励波长整除时,容易发生显著的多边形磨耗。(3)对转向架系统进行测试,发现轴箱和构架在580Hz频率附近存在模态。而在该频率附近一系隔振薄弱及轮轨接触表面出现的车轮偏心、钢轨波磨等不平顺,会增大转向架系统在580Hz频率附近发生模态共振的可能性,从而导致车轮多边形磨耗的产生。(4)对车轮表面状态与转向架振动噪声进行同步测试,研究了转向架区域振动噪声特性随多边形磨耗发展的变化规律。通过轨道动态响应测试,研究了列车车轮多边形磨耗对轨道系统振动的影响。结果表明:对于车辆系统,车轮多边形磨耗会显著增大轴箱、构架及车体的振动和转向架区域噪声水平,当过轨跨频率明显时,会使转向架区域噪声频谱在400~900Hz频段内出现显著的谐频,扩大了对噪声频段的影响范围;对于轨道系统,车轮多边形磨耗会显著增大钢轨和扣件的振动,使扣件发生断裂的可能性增大。
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