СИСТЕМА КОЛЕСО — РЕЛЬС
Рис. 7. Изменение эквивалентных и нормальных напряжений в функции колесной нагрузки:
оу—
эквивалентные напряжения; а —нормальные напряжения в контакте; 0,—
колесная
нагрузка
ного смещения колеса явно изменя-
ются место и величина эквивалент-
ных напряжений. Максимальное
значение их возрастает с увеличе-
нием расстояния между областью
контакта и гребнем бандажа.
При колесной нагрузке 90 кН эк-
вивалентные напряжения изменя-
ются, увеличиваясь с 330 МПа при
поперечном смещении -1,5 мм до
530 МПа при смещении +7,5 мм. С
уменьшением колесной нагрузки до
66 кН эквивалентные напряжения ра-
стут с 298 МПа при смещении -1мм
до 450 МПа при смещении +7,5 мм.
На рис. 7 для поперечного сме-
щения, равного нулю, показано из-
менение максимальных эквивалент-
ных напряжений и нормальных на-
пряжений в контакте в функции
колесной нагрузки. Зона макси-
мального эквивалентного напря-
жения располагается при этом на
глубине 2 мм при колесной нагруз-
ке 10 кН, а при нагрузке 200 кН пе-
ремещается на глубину 5 мм.
Колесо моторной оси
Если до сих пор рассматривалось
распределение напряжений в коле-
се и рельсе под действием только
нормально действовавшей силы, то
дальнейшим шагом будет модели-
рование тангенциальных (касатель-
ных) усилий. К колесу, находяще-
Рис. 8. Изменение максимальных эквивалентных напряжений
оу
в функции крутящего
момента
М
муся в квазистационарном состоя-
нии, приложен крутящий момент. В
качестве переменных величин рас-
сматриваются коэффициент сцепле-
ния и величина крутящего момента.
Исследование характера распре-
деления эквивалентных напряже-
ний при нагрузке колеса 100 кН, пе-
ременных значениях крутящего мо-
мента и постоянном коэффициенте
сцепления, равном 0,4, показало, что
с увеличением момента возрастают
касательные напряжения в области
контакта. По сравнению с этим влия-
ние крутящего момента на распре-
деление нормальных напряжений
внутри колеса и рельса оказалось не-
значительным. Область максималь-
ных эквивалентных напряжений со-
гласно гипотезе Мизеса с увеличени-
ем приводного момента мигрирует в
направлении поверхности.
На рис. 8 показаны кривые изме-
нения максимальных эквивалент-
ных напряжений в функции крутя-
щего момента при различных зна-
чениях коэффициента сцепления.
Итоги и перспективы
Выполненные расчеты показали,
что с помощью современных средств
моделирования при постоянно ра-
стущей скорости вычислений на
стандартном компьютере с ОС Win-
dows можно получить результаты с
высокой степенью точности.
Исходя из рассчитанных вели-
чин напряжений, можно сделать вы-
вод, что для дальнейших исследова-
ний следует использовать модель на
базе упругопластичных материалов.
Верификация предельных усло-
вий, принятых для конечно-эле-
ментного моделирования, требу-
ет проведения экспериментальной
проверки результатов, для чего не-
обходим соответствующий испыта-
тельный стенд.
О.
Kleiner et al Eisenbahningenieur,
2009,
№ 12, S. 12-18;
материалы TU Dresden
(http://im f.tu-dresden.de)
и TUKeisers-
lautern
(www.uni-kl.de).
58
ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2011, № 1
предыдущая страница 56 Железные дороги мира 2011 01 читать онлайн следующая страница 58 Железные дороги мира 2011 01 читать онлайн Домой Выключить/включить текст