Výpočtové modelování dynamických projevů v kontaktu kola a kolejnice s obecnou geometrií kontaktních povrchů
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Při provozu kolejových vozidel vznikají na kolech a kolejnicích v důsledku opotřebení nerovnosti. Tyto nerovnosti pak ovlivňují silové působení v kontaktu kola a kolejnice a způsobují jejich další poškozování, způsobují hluk a vibrace a zvyšují riziko vykolejení. Pro studium chování v kontaktu kol a kolejnic byl vytvořen model, který simuluje pohyb zjednodušeného kolejového vozidla po trati a detailně studuje projevy na kontaktních plochách, přičemž uvažuje obecný tvar povrchů v kontaktu. K vyhodnocení kontaktních sil a dalších projevů je v modelu možné použít několika algoritmů, pro provedené studie byl použit algoritmus CONTACT založený na metodě hraničních prvků. Studie provedené v této práci byly čtyři: jízda vozidla s ploškou na kole nebo se zvlněním po obvodu kola, jízda vozidla po zvlněné kolejnici a průjezd obloukem. První tři zkoumaly chování při existujících nerovnostech, čtvrtá hledala příčinu nerovností, které vznikají v provozu. Výsledky studií s poškozenými povrchy v kontaktu ukázaly, že nejhorším typem nerovností je jakékoli zploštění, protože přináší ztráty kontaktu a následné rázové zatížení. Studie průjezdu obloukem naznačila, že příčinou opotřebení v oblouku, a to zejména oblouku s malým poloměrem, je kmitání vybuzené kvůli nerovnoměrné délce trajektorie vnitřní a vnější kolejnice.
During life of railway vehicles, shape irregularities develop on wheels and rails because of wear. The shape irregularities then affect forces in wheel-rail contact and cause further damage of contact surfaces, vibrations and noise and increase risk of derailment. A numerical simulation of railway vehicle motion with more details on contact surfaces geometry was created to investigate dynamic contact loads in wheel-rail contact. A variety of methods can be used to evaluate forces in rolling contact, the method chosen for this study was algorithm CONTACT based on boundary element method. Four studies are presented in this papers: contact loads from a wheel with a flat and with a wavy tread pattern, loads on wavy rail and load in a curve. The first three studies investigated effects of existing wear patterns, the last one looked for cause of common wear pattern developing on rails. Results of the studies with worn components used showed that the worst kind of shape irregularities is a flat present on wheel. This type of shape cause loss of contact and following impacts. The study of ride in curve showed that cause of high wear in curves, especially those with small radii, is caused by vibration of wheelset. This vibration is then caused by different length of inner and outer rail and wheels travelling along a different path.
During life of railway vehicles, shape irregularities develop on wheels and rails because of wear. The shape irregularities then affect forces in wheel-rail contact and cause further damage of contact surfaces, vibrations and noise and increase risk of derailment. A numerical simulation of railway vehicle motion with more details on contact surfaces geometry was created to investigate dynamic contact loads in wheel-rail contact. A variety of methods can be used to evaluate forces in rolling contact, the method chosen for this study was algorithm CONTACT based on boundary element method. Four studies are presented in this papers: contact loads from a wheel with a flat and with a wavy tread pattern, loads on wavy rail and load in a curve. The first three studies investigated effects of existing wear patterns, the last one looked for cause of common wear pattern developing on rails. Results of the studies with worn components used showed that the worst kind of shape irregularities is a flat present on wheel. This type of shape cause loss of contact and following impacts. The study of ride in curve showed that cause of high wear in curves, especially those with small radii, is caused by vibration of wheelset. This vibration is then caused by different length of inner and outer rail and wheels travelling along a different path.
Description
Citation
JANDORA, R. Výpočtové modelování dynamických projevů v kontaktu kola a kolejnice s obecnou geometrií kontaktních povrchů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2012.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Inženýrská mechanika
Comittee
prof. Ing. Jindřich Petruška, CSc. (předseda)
prof. Ing. Eduard Malenovský, DrSc. (člen)
doc. Ing. Eva Schmidová, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jan Franců, CSc. (člen)
prof. Ing. Bohumil Culek, CSc. (člen)
doc. Ing. Jiří Krejsa, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Skalka, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2012-09-25
Defence
Komise konstatuje, že předložená práce představuje významný příspěvek k problematice analýzy kontaktních poměrů ve styku železničních kol s kolejnicí. Uchazeč v rozpravě zodpověděl všechny dotazy oponentů a členů komise.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení