转向架毕业设计外文翻译

关键词：
轨距角磨损 动态行为 转向架参数 轮廓设计
摘要
对车轮和轨道磨损状况的长期研究表明，车轮轮缘磨损和轨距角磨损是动车组 车辆和狭窄弯曲轨道的严重问题。为了解决这个问题，使用动车组车辆动态模型研 究了转向架关键参数对车辆动态行为的影响，并且采用改进了的并行逆向设计方法 来设计新的车轮轮廓。结果表明，在高初级偏摆刚度的条件下，轮副的偏转运动受 到限制，导致了在狭窄弯道上的车轮和轨道之间的高迎角。然后可能发生车轮和轨 道之间的两点接触，并导致严重的车轮轮缘磨损和轨距角磨损。新设计的轮廓可以 减少轮缘磨损和轨距角磨损，同时满足车辆在切线轨道上行驶性能的安全要求。主 偏转刚度显着影响过弯性能。
值得注意的是，这部分地区有三种不同类型的列车运行。在该调查中，已经发 现三种类型的列车具有不同程度的轮缘磨损。这些列车的车轮材料是 ER8，因此， 可以说，经历更严重的轮缘磨损的列车类型更加重了轨道的侧面磨损。为了解决这 个问题，一些项目已经完成，包括修改轨道，调整转向架的参数和安装润滑器。每 种方法都有其限制。例如，一些特殊的地理环境限制了轨道修改，在现有转向架中 不能调整的一些参数（例如，轮距），并且在一些特殊环境中不允许润滑。在本文中， 仅讨论了转向架的一些关键参数对轨距角磨损的影响。所研究的车辆和轨道的基本 参数已在表 1 中给出。
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1.介绍
随着列车速度的提高和各种先进技术的出现，车辆参数的问题变得非常引人注 目，包括车辆临界速度，运行稳定性和以铁路友好型的方式过弯的能力。通常，难 以实现最佳转向架设计，因为一些对象将需要相互对立的转向架布局。
No'和 Hedrick [1]研究了主悬架的横向和纵向刚度和二次悬架的横摆阻尼对铁 路车辆临界速度的影响。 Wickens [2]研究了二次阻尼和转向架的临界速度之间的关 系。他[3]也说明了摇摆稳定性的边界作为转向架转向轮组悬挂刚度的方程。 Lee et al [4]研究了初级悬架的参数对临界转速的影响。 Mehdi 和 Shaopu [5]分析了二次悬 挂参数对考虑了非线性偏转阻尼力的车辆临界速度的影响。 Zhang [6]研究了悬浮参 数和等效锥度对临界速度的影响。Horak 和 Wormley [7]阐述了等效锥度对在不规则 的铁道上行驶的铁道客车的临界速度的影响。Haque 和 Lieh [8]采用 Floquet 理论来 检查乘用车和货车在正切轨道上运行的运行稳定性，用于研究等效锥度的谐波变化。
的示意图。
最小距离搜索法[19]已经被改进来计算轮轨接触点的位置，如图 7 所示。当轮 对具有横向位移 yG 和迎角 时，轮距中的轮轨接触点应满足以下要求：
WLyG, RL WRyG, RR
（1）
其中WL 和WR 是左右车轮的轮胎胎面轮廓的函数。RL 和 RR 是左轨道和右轨道
的轨道剖面的功能。 是滚动角。 是可接受偏差的值。 如果WRy1 RRy1 ，应调整 yG 值，并重新计算车轮轮面中的车轮轨道接触点，
随着越来越多的轨道在狭窄的曲线上被替换，转向架以“轨道友好的方式”通 过曲线洽谈过弯的能力逐渐吸引人们注意力。为了研究转向架的一些关键参数对轨 距拐角磨损的影响，基于实际车辆参数建立车辆动态模型，并且车辆动态行为被模 拟出。为此并行逆向设计方法[14]，已被改进用于设计可以减少轨距角磨损的新车 轮轮廓。
假定车轮踏面上的接触点支撑整个垂直力，并且车轮轮缘上的接触点仅支撑侧向力。
用于计算车辆动态性能的计算机程序已被编写出。
临界速度是一直用于分析车辆的运行稳定性的指标。 UIC518 标准[20]介绍了可
用于计算临界速度的方法。在模拟中，假设车辆正在通过具有在中国铁路站点测量
的不规则性的 3000m 轨道段。如果车辆脱轨，则速度高于临界速度。否则，计算车
直到参数满足不等式（2）。
WRy1 yG, RRy1
（2）
WR
1 y
是右侧车轮法兰的反函数，RRy1
是右侧轨距角轮廓的反函数。
是可接受
偏差的值。
在当前的研究中，当在车轮和轨道之间发生多点连接时，不能解决跨越不同接
触点的法向力的分布。多点接触仅在车辆通过窄曲线时发生。在这种条件下，行驶
速度低，车轮轮缘上的接触角（法向力和垂直线之间的角度）可高达 90 度。本文
（3）
Flateral 是横向力，Fflange 是接触点 B 处的法向力，FN 是接触处的法向力点 A，Fcreep
是接触点 A 处的蠕变力. 是法兰角，这里为 70 度， 是车轮踏面上的轮轨接触角。
在窄弯道中的两点接触的情况下，点 B 围绕点 A 滑动。 图 11 中的 b 是滑动臂。在 这些条件下，凸缘磨损取决于轮缘力 Fflange 和滑臂 b [21]。基于如图 11 所示的车轮
图 2.磨损的轨道型材
表 1.列车和轨道的基本参数
车辆最大运行速度 操作速度 轨距 轨道倾角 调查的铁轨斜面 背靠背轮副的尺寸 车轮轮廓类型 铁轨类型 3mm 等效维度的轮对横向位移 轮距
200km / h 300m /小时 10-50 公里/小时 1435mm 1：40 300m 曲线 25mm 1353mm LMa CHN60(60 kg/m 的中国铁路) 0.03 2500mm
键因素。
图 7.图解轮轨接触点位置
图 9.轮轨横向力与弯道半径
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图 8.轮轨迎角与弯道半径
图 10.列车过 300m 半径弯道时横向力变化
4.车轮轮廓优化
4.1 优化方案 车轮滚动半径差是影响临界转速和曲线转换性能的主要参数之一。低滚动半径 差可以提供高的临界速度，但是它不足以为车辆提供足够的转向性能以通过窄的弯 道。这种不足的滚动半径差可能导致轨距角与轮缘的接触。 基于根据第 2 节的当前车轮再成型策略，通过将标准轮廓移动到轮缘侧来获得 新轮廓，以便减少重新轮廓成形期间的材料缺失。根据作者的测量，如果轮面具有 相同的形状，具有较薄轮缘的轮子在轮缘和轨道的测量面之间具有较高的间隙，然 后具有较小的轮缘磨损。然而，重新成型的车轮具有不同的胎面形状和凸缘厚度， 这导致凸缘磨损率和凸缘厚度之间的关系与第 2 节中的陈述相矛盾。图 12 给出了 具有不同轮缘厚度的三个再成形轮对的滚动半径差。图 12 表示当车轮轮缘厚度减 小时，滚动半径差减小。.滚动半径差的减少会降低车辆的曲线协调性能。因此，轮 缘磨损将随着再成型周期增加而增加，如图 4 所示。 为了提高车辆的曲线协调性能，增加了车轮的滚动半径差，并通过并行逆向设 计方法获得了新的轮廓[14]。然而，滚动半径差的目标函数不能直接给出，因此应 该通过优化程序来求解。 滚动半径差的功能由 4 个点控制，在轮对的位移间距为 3 毫米，如图 13 所示， 并且使用三次样条曲线来产生滚动半径差的目标函数。在优化过程中，点 1 和点 2 通过 Neldes-Mead 方法[22]进行调整，以获得不同的滚动半径函数。然后可以通过
再成型周期中是相似的，因此可以看出，轮缘磨损量随着再成型周期而增加。
测量车已被用于测量车轮/轨道侧向力，如图 5 所示。可以看出，在高轨处的横 向力远大于在低轨处的横向力。 尽管测量车不同于正常车辆，但可以说速度对车轮 横向力的影响很小。在高轨上的高横向力是轨距角磨损的一个很好的指示器。
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图 1.铁路轨距角磨损
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2.现场测试
调查基于靠近车站的 300 m 半径的弯道，平均每天有 30 列车通过这条弯道。 当火车通过此曲线时，轮缘可能与轨道发生接触，这可能导致轨距角的磨损严重（如 图 1 所示）。这导致窄曲线上的轨道必须每五个月更换一次（如在这种情况下），这 降低了线路的可用性。
为了分析该问题，在狭窄弯道中测量了轨道的磨损形状。图 2 显示出沿着弯道 在不同位置处的磨损的轨道轮廓。图 2 中的数字表示出了从弯道的起点开始的测量 位置之间的距离。可以看出，弯道中间的磨损大于曲线起点附近的磨损。轨距角磨 损的值在轨头下方 16mm 处测量，如图 2 所示。在曲线的中间，该值为 12.69mm。
图 3.磨损轮廓
3.车辆动态行为的分析
以前关于 EMU 转向架的一些研究致力于改进车辆在切线上的运转，而忽视它们 的曲线协调性能。为了研究轨道的侧面磨损，使用基于实际车辆参数建立的车辆动 态模型模拟车辆动态性能[16,17]。
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3.1 数字模拟
为了使分析更容易和更清楚，已经使用了相对简单的模型。模型的参数被设置
轨道几何关系。 滑动臂 b 可以写为：
b d 2 h2 l sin 2 h2
（4）
d 是 A，B 纵向上的距离，h 是 A 和 B 之间在垂直方向上的距离，l 是 A 和 B 在 横向的距离并且 是攻角。
本研究中的轮廓具有非常低的锥度，并且当轮轨界面变化时接触角只有很小的
影响。基于方程（3）和（4），可以说横向力和攻角是轨距角磨损和轮缘磨损的关
设计 EMU 转向架的关键参数以减少轨道侧磨损
Dabin Cui a,b,n, Weihua Zhang b, Guangdong Tian c, Li Li a, Zefeng Wen b, Xuesong Jin b 西南交通大学机械工程学院，成都 610031 b 西南交通大学牵引力国家重点实验室，成都 610031 c 吉林大学交通学院，长春 130022
本科毕业设计（论文）
外文翻译
译文题目：设计 EMU 转向架关键参数以减少轨道侧磨损
学 院： 机电学院
专 业： 机械设计制造及其自动化
学生姓名： 何刚
学 号：
631324110213
指导教师： 方佚琉
完成时间：
2017 年 3 月 11 日
译自：wear -Designing the key parameters of EMU bogie to reduce side wear of rail
大多数高速线由切线和曲率半径大的曲线组成;然而，在火车站附近有一些狭窄 的曲线。如果火车通过窄曲线行驶，则车轮凸缘可能与轨道接触，这导致轨道轨角 磨损。基于最近的现场调查，狭窄的曲线上的轨道必须频繁更换，这扰乱了正常的 铁路运行秩序。