铁道车辆轮对结构与轮轨接触几何关系共96页文档
轮轨接触几何关系
轮轨接触⼏何关系轮轨接触⼏何关系班级：学号：姓名：轮轨接触⼏何关系是轮轨关系研究的基本内容，它不仅关系到车辆的动⼒学性能，也关系到轮轨之间的磨耗。
其研究结果可以⽤于横向稳定性计算、随机响应计算及动态曲线通过计算等，还可以⽤于轨道⼏何参数和轮轨外形的合理选择。
选择合适的轮轨⼏何，不仅可以改善车辆的动⼒学性能，还能降低轮轨间的磨耗，减少制造和维修成本，提⾼车辆的可靠性，延长车轮的使⽤寿命。
本⽂采⽤Simpack软件模拟轮轨接触，选⽤的车轮踏⾯为S1002，轨头为CHN_60。
1. S1002踏⾯外形S1002外形轮廓由车轮踏⾯作⽤区域之外的倒⾓、外侧斜度区域A、踏⾯区域B和C、踏⾯外形轮廓与轮廓外部区域的连接区域D、70o轮缘⾓长度区域E和轮缘区域F、G、H构成。
其中，外侧斜度区域A的斜度值可从6.5%⾄15%；踏⾯区域B和C由两段凹凸⽅向不同的⾼次曲线构成；连接区域D为⼀段半径为13mm的圆弧；70o轮缘⾓长度区域E为⼀条切线段；当车轮直径≥760mm时，轮缘⾼度h为28mm，轮缘区域F、G、H分别由半径为30mm、12mm和20.5mm的三段圆弧构成。
随着轮缘厚度的变化，轮缘及其踏⾯的连接区域也随之变化。
S1002踏⾯外形如图1-1所⽰。
图1-1 S1002踏⾯外形2. CHN_60轨⾯形状CHN_60钢轨顶⾯采⽤80-300-80的复合圆弧，具有与车轮踏⾯相适应的外形，能改善轮轨接触条件，提⾼抵抗压陷的能⼒；同时具有⾜够的⽀承⾯积，以备磨耗。
CHN_60踏⾯外形如图2-1所⽰。
图2-1 CHN_60轨⾯截⾯形状3. 轮轨⼏何关系参数轮轨⼏何关系重要参数有：车轮和钢轨型⾯、轨距、轨底坡、轮缘内侧距、名义滚动圆距轮对中⼼距离和车轮名义直径。
其⼏何关系平⾯图（见图3-1）和影响轮轨接触⼏何关系参数的平⾯图（图3-2）如下所⽰。
图3-1 轮轨接触⼏何关系平⾯图图3-2 影响轮轨接触⼏何关系平⾯图4. 轮轨接触⼏何关系的特征参数在机车车辆动⼒学研究中，除了要计算处接触点位置和相应参数值，另外，还要研究和动⼒学性能直接相关的轮轨关系特征参数，它们分别是：等效锥度、等效接触⾓、轮对重⼒刚度和重⼒⾓刚度。
轮轨接触几何关系探讨
轮轨接触几何关系探讨卜庆萌指导教师姚林泉摘要: 轮轨接触几何关系在高速、安全的轨道交通中具有重要的作用。
本文根据我国使用的三种主要车轮踏面的轮廓线，采用对其一、二阶导函数比较分析的方法研究它们的光滑度。
同时考察不同规格钢轨的光滑度以及与各车轮踏面相配合的结果。
从轮轨几何光滑接触的角度，指出了较优的车轮踏面，较优的轮轨配合以及几何优化原则。
关键字：轮轨关系，接触几何，车轮踏面，钢轨Abstract: The geometric relation of wheel-rail contact plays an important part in fast and safety rail transportation. Based on the three main Chinese wheels, we work out the first and second derivative of the contours in order to compare their smoothness. Also we research the smoothness of different rails and the effect to work in different wheels. From the aspect of that wheel and rail contact in smoothness, the better interface, the better coupling of wheel-rail and the principle of geometric optimization are shown.Keywords: wheel-rail relation，contact geometry，wheel treads，rail1 引言随着铁路列车运行速度、运载重量和运输密度的大幅度提高，机车车辆与轨道结构之间的相互作用引发的问题更加严重，也更趋复杂。
铁道车辆轮对结构与轮轨接触几何关系.
轮轨接触分析
车轮外形的主要参数
Sd
L3 = 12 mm (Standard China) 中国标准 32 32 -
车轮外形
பைடு நூலகம்
L3 = 10 mm 32.6 33.2 32.5 32.6
Sh
qR
SYSZ40-00-00-02A (200 kph) SYSZ40-00-00-00 (160 kph) S1002 XP55
采用凹形车轮踏面，不仅可以减缓磨耗，延长使 用寿命，而且有利于车辆曲线通过，并使轮缘力 有所降低。
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磨耗型踏面（LM）
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磨耗型踏面（LMA）
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4. 车轮参数定义
轮对内侧距 滚动圆半径 轮缘 轮缘厚度 轮缘角度 轮缘高度 踏面 等效踏面锥度 回转半径差 接触角度差
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（3） 轮对内侧距
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轮对内侧距
保证轮缘与钢轨之间有一定游（间）隙，可以：
减少轮缘与钢轨磨耗；
实现轮对自动对中作用；
有利于车辆安全通过曲线；
有利于安全通过辙叉； 轮缘与钢轨之间的游（间）隙太小，可能会造成 轮缘与钢轨的严重磨耗； 轮缘与钢轨之间的游（间）隙太大，会使轮对蛇 行运动的振幅增大，影响车辆运行品质；
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3. 踏面类型
圆筒踏面（踏面为没有锥度的平坦圆筒、日 本轨检车上，有利于轨道高低变形的测定）
圆锥踏面（踏面带有一定的锥度）
圆弧踏面（磨耗型踏面，踏面带有圆弧）
为了使无论哪种踏面形状均能够防止 车轮脱轨， 因而车轮都设有轮缘。 踏面锥度是使轮对具有复原功能和转向功能的 根本原因，也是引起蛇行运动的根源。
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安全通过辙叉
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铁道车辆轮对结构关系
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安全通过辙叉
-
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顺利通过曲线
r0 + y r0 - y
o
R
y
2b
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轮缘内侧距选取
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轮轨间隙计算
标准轨距：1435mm 轮对内侧距：1353mm 轮缘厚度：32mm（单侧），64mm（双侧） 国内轮轨间隙：9ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ（1435-1353-64）/2 （mm） 欧洲轮轨间隙：5.5=（1435-1360-64）/2 （mm）
铁道车辆轮对结构与轮轨接触几何关系
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主要内容
第一节 第二节 第三节 第四节
轮对结构认识 轮轨接触状态认识 轮轨接触几何关系求解 道岔区轮轨接触几何关系
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第一节 轮对结构
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1 轮对设计要求
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（减轻轮对重量）；
应不仅能够适应车辆直线运行，同时又能够 顺利通过曲线和道岔，而且应具备必要的抵 抗脱轨的要求；
• S1002欧洲标准外形；
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90 100 110 120 130 140
15 10
• XP55 TGV 韩国外形
5
0
-5
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S1002
SYSZ40-00-00-00 for 160 km/h
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SYSZ40-00-00-02A for 200 km/h
Comparison between Wheel profiles
-
Sh
qR
28.1
火车轮结构基础知识【精品文档】
车轮结构完全由车轮直径，轮辋，轮毂尺寸，毂辋距，辐板形状，轮缘踏面外形所决定。
每个尺寸或每部位形状都有其特殊意义。
一、直径车轮直径对其本身及整个车辆都有较大影响。
一方面车轮直径越大，车辆重心越高，车辆的动力性能越差。
另一方面，增大车轮直径，可以降低轮轨的接触应力，降低车轮磨耗速度，增加车轮的热容量，提高踏面制动热负荷的承受能力。
因此车轮直径大小应根据车辆情况综合确定。
但总的来说，车辆轴重越大，车轮直径应越大，以提高车轮的热容量和增加轮轨的接触面积，减少踏面损伤和磨耗。
另外，车轮直径的取值还应注意规格的标准化系列问题，以利于车轮制造和检修。
目前我过货车车轮直径大多为840mm，特殊货车车轮直径为915。
二、轮辋轮辋宽度尺寸主要取决于轮轨的搭载量。
当轮对运行在曲线上时，外侧车轮轮缘靠近钢轨，内侧轮缘远离钢轨。
只有内侧车轮踏面在钢轨上的搭载量足够，才能保证轮对不脱轨。
《铁路技术管理规程》规定，当曲线半径在300m以下时，轨距应加宽15mm。
因此，最大轨距为1435+15+6=1456mm（其中：名义轨距L为1435mm，最大公差为6mm）。
轮对最小内侧距为1354mm，轮缘最小厚度为23mm。
车轮踏面外侧倒角5mm，钢轨头部圆弧半径为R13mm，钢轨内侧磨耗2mm，轨枕弯曲、道钉松动等引起轨距扩大8mm，重车时车轴微弯引起轮对内侧距离减小2mm，轮轨安全搭载量按7mm考虑，根据上述数据算得轮辋最小宽度为120mm，考虑到车辆过驼峰时实施的制动，车轮外侧面磨损5mm，则轮辋最小宽度应为125mm。
目前我国铁路货车车轮轮辋宽度为135~140mm。
轮辋厚度通常指新轮辋厚度。
我国铁路对正常服役的车轮的判废依据是轮辋剩余厚度，当轮辋剩余厚度小于等于23mm时车轮报废。
新轮辋厚度与轮辋限度之差为轮辋的有效磨耗厚度。
轮辋越厚有效磨耗厚度就越大。
但车轮自重也大。
有效磨耗厚度越厚，车轮使用寿命越长，新旧车轮直径差就越大。
轮轨关系 ppt课件
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轮轨接触几何关系
数值迭代法可适于能以离散数据表达的任意轮轨外形的几何学计算， 应用较广，其精度主要取决于迭代步长等控制参数：
• 将轮对向上移动一定距离，与轨道分离
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• 给轮对一定的横移量，即将左右车轮踏面移动一距离
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• 计算左右轮轨的最小垂向间隙点
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• 比较左右最小间隙，若差异值的绝对值小于设定的精度，就判定左右轮在
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最小间隙处与轨道接触，求得左右接触点，否则按差值调整轮对的侧滚角
• 按差值计算的侧滚角进行调整使左右最小间隙接近相等，并输出接触位置
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的有关信息
• 重复第（3）（4）步
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可确定任意踏面与轨头外形在轮对横移后的轮轨几何接触点位置，
以
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及该位置的实际滚动圆半径、接触角、接触点曲率半径等几何参数
正常钢轨与磨耗钢轨
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槽型钢轨 13
刚性轮对导向原理
为保证轮对在钢轨上的正常滚动，车轮轮缘与钢轨工作边之间需留有 一定的间隙，称为游间
通过曲线时，轮对将偏离线路中心向外移动，外侧车轮的滚动圆半径 大于内侧车轮滚动圆半径，从而自动实现轮对通过曲线的自动导向
直线运动时，若轮对偏离线路中心线，偏离中心一侧的车轮滚动圆半 径将大于名义滚动圆半径，另一侧反之，在相同的角速度情况下，偏 离一侧的车轮将滚过更长的距离，从而使偏离中心的车轮返回中心
何参数只在二阶以上产Th影响，一般可忽略
轮对相对轨道横移量yw将决定轮对侧滚角
轮轨接触几何pp参t课数件
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影响轮轨接触几何关系的参数
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轮轨接触几何关系
铁道车辆轮对及轴承的结构与检修
铁道车辆轮对及轴承的结构与检修一、引言铁道车辆轮对及轴承是铁路运输中的重要组成部分，对车辆的牵引、支撑和导向起着关键作用。
轮对是铁道车辆与铁轨之间的接触部分，承受着车辆的重量和牵引力，而轴承则负责支撑和导向轮对的运动。
本文将重点介绍铁道车辆轮对及轴承的结构和检修方法。
二、铁道车辆轮对的结构铁道车辆轮对由车轮、轮轴、轴箱和轴承组成。
车轮是直径较大的圆盘状零件，由高强度钢材制成。
轮轴是连接两个车轮的轴杆，通常采用优质合金钢或碳素结构钢制造。
轴箱是轴承座的外壳，起到固定轮轴和减少摩擦的作用。
轴承则用于支撑轮轴并减少摩擦。
三、轴承的结构和类型轴承是铁道车辆轮对中的关键部件，其结构大致可分为内圈、外圈、滚动体和保持架。
内圈与轴轴颈配合，外圈与轴箱孔配合，滚动体则位于内圈和外圈之间，通过滚动减少摩擦力。
保持架则用于保持滚动体在轴承内的正确位置。
根据轴承的结构和使用条件，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两种类型。
滚动轴承由滚动体和保持架组成，常见的有球轴承、圆锥滚子轴承和圆柱滚子轴承。
滑动轴承则是利用润滑油膜实现轴与轴承之间的相对滑动，常见的有滑动滚子轴承和滑动片轴承。
四、轮对及轴承的检修方法1. 轮对的检修方法轮对的检修主要包括轮缘磨削、轮轴检查和轮对动平衡。
轮缘磨削是为了保证轮对与轨道之间的良好接触，避免轮缘磨损过快或轮轴偏心。
轮轴的检查则包括对轮轴的表面、直径和长度进行检测，以确保其符合技术要求。
轮对的动平衡是为了减少车辆在高速运行时的振动，提高运行的平稳性。
2. 轴承的检修方法轴承的检修主要包括清洗、检查和润滑。
清洗轴承时，应使用适当的溶剂将轴承内外的污垢清除干净。
检查轴承时，需要检查内外圈的表面是否有损伤或磨损，滚动体是否有裂纹或损坏，保持架是否变形等。
润滑是轴承正常运转的关键，应根据工作条件和要求选择合适的润滑脂或润滑油进行润滑。
五、结论铁道车辆轮对及轴承是铁路运输中不可或缺的组成部分，其结构和性能的良好与否直接影响着车辆的运行安全和平稳性。
轮轨接触几何关系及滚动理论
轮轨接触⼏何关系及滚动理论第三节轮轨接触⼏何关系及滚动理论轨道车辆沿钢轨运⾏，其运⾏性能与轮轨接触⼏何关系和轮轨之间的相互作⽤有着密切的关系。
同时，由于轮轨的原始外形不同和运⽤中形状的变化，轮轨之间的接触⼏何关系和接触状态也是不同和变化的。
⽶⽤车轮轴承、滚动是车辆获取导向、驱动或制动⼒的主要⽅式，轨道车辆中地铁、轻轨常采⽤钢轮钢轨⽅式，⽽独轨、新交通系统及部分地铁则采⽤充⽓轮胎⾛⾏在硬质导向路⾯上。
车轮与导轨间的滚动接触关系决定了它们间的作⽤⼒、变形和相对运动。
因此滚动接触直接影响城市轨道车辆的性能、安全、磨耗与使⽤寿命。
⼀轮轨接触参数和接触状态当车辆沿轨道运⾏时，为了避免车轮轮缘与钢轨侧⾯经常接触和便于车辆通过曲线，左右车轮的轮缘外侧距离⼩于轨距，因此轮对可以相对轨道作横向位移和摇头⾓位移。
在不同的横向位移和摇头⾓位移的条件下，左右轮轨之间的接触点有不同位置。
于是轮轨之间的接触参数也出现变化。
对车辆运⾏中动⼒学性能影响较⼤的轮轨接触⼏何参数如下(图5⼀8): 1左轮和右轮实际滚动半径r L ,r R。
当轮对为刚性轮对，轮对绕其中⼼线转动时，各部分的转速是⼀致的，车轮滚动半径⼤，在同样的转⾓下⾏⾛距离长。
同⼀轮对左右车轮滚动半径越⼤，左右车轮滚动时⾛⾏距离差就加⼤，车轮滚动半径的⼤⼩也影响轮轨接触⼒。
2左轮和右轮在轮轨接触点处的踏⾯曲率半径和3左轨相⽯轨在稚轨接触点处的矶头截曲曲率半径和轮轨接触点处的曲率半径⼤⼩将会影响轮轨实际接触斑的⼤⼩、形状和轮轨的接触应⼒。
4左轮和右轮在接触点处的接触⾓s:和6R，即轮轨接触点处的轮轨公切⾯与轮对中⼼。
线之间的夹⾓。
轮轨接触⾓的⼤⼩影响轮轨之间的法向⼒和切向⼒在垂向和⽔平⽅向分量的⼤⼩。
5轮对侧滚⾓⼩w。
轮对侧滚⾓会引起转向架的侧滚和车体侧滚。
6.轮对中⼼上下位移Z w。
该量的变化会引起转向架和车体的垂向位移。
研究轮轨接触关系时应特别注意轮轨间的接触状态。