6975

بررسي و معرفي روش هاي تعيين سطح تماس چرخ و ريل

كارشناسي

مهندسي ماشين هاي ريلي

1399

دكتر مجيد شهروي

1399/08/27

راه آهن

Investigation and introduction of methods for determining the contact surface of wheels and rails

فصل دو و سه يك روش با دقت بسيار بالا براي محاسبه ي مناطق نفوذ و سطح تماس بين چرخ و ريل ارائه مي دهد كه مشخصات آن توسط مجموعه اي از نقاط تعريف شده است. اين روش اجازه مي دهد تا جابجايي هاي كلي سه بعدي چرخ و محور در نظر گرفته شود و ويژگي هاي اين روش براي جايي كه در آن تماس چرخ و ريل انعطاف پذير فرض مي شود ، آن را به ويژه براي شبيه سازي هاي ديناميكي مناسب مي سازد. اين روش براساس گسسته سازي هندسه هاي سطوح در تماس با در نظر گرفتن چرخ به عنوان مجموعه اي از مخروط هاي كوتاه شده و ريل به عنوان نقاط است. با استفاده از اين روش مي توان مسئله را به محاسبه ي تقاطع هاي بين مخروط ها و خطوط كاهش داد. راه حلي كه داراي يك شكل بسته است. در اين روش از الگوريتم تماسي به صورت مشترك استفاده شده است تا حل مسئله ي تماس در حال سكون مجموعه چرخ و ريل هنگامي كه جابجايي عرضي چرخ و محور و زاويه انحراف چرخ و محور و نيروي عمودي وارد شده در مركز چرخ و محور مشخص است، صورت گيرد. نتايج، شامل توابع ساده اي است كه مختصات وابسته به عنوان تابعي از مختصات مستقل نشان داده شده است و فاقد ناپيوستگي هاي پرشي كه هنگام اتخاذ يك مدل تماس صلب وجود دارد، هستند. نتايج مثالي براي وضعيت تماس طبيعي و موقعيت هاي مختلف عرضي و چرخش چرخ و محور در مسير، نشان داده شده است و ارزيابي شده است. در فصل چهار و پنج امكان يك رويكرد جديد بر اساس يك سنسور التراسونيك نصب شده بر روي چرخ بررسي شده است. اين سنسور يك پالس اولتراسونيك ارسال مي كند كه براي برخورد به فلنج چرخ طراحي شده است. در صورت عدم تماس، پالس كاملاً از فلنج برگردانده شده و توسط همان سنسور گرفته مي شود. اگر تماس فلنج صورت گيرد، بخشي از دامنه پالس به ريل منتقل مي شود و بنابراين سيگنال منعكس شده به حسگر كاهش مي يابد. مقداري كه از اين سيگنال كاهش مي يابد، نشان مي دهد چه ميزان تماس در فلنج رخ داده است . اين اثر دو جنبه دارد: اولين جنبه اين كه ، يك مجموعه نرم افزاري استاندارد رديابي اشعه التراسونيك براي تعيين اندازه گيري با سنسورهاي نصب شده در چرخ و تعيين بهترين مكان و جهت گيري ، مورد استفاده قرار گرفته است. جنبه دوم اين كه يك مطالعه تجربي براي تعيين امكان انجام چنين اندازه گيري هايي رخ داده است . براي انجام اين مهم ابتدا در فصل يك بررسي كاملي درباره مشخصات و خصوصيات چرخ هاي يكپارچه، نيروها و تنش هايي كه آن ها تحمل مي كنند، انجام شده است. سپس با توجه به مطالعات فوق، روش جامع و كاملي از تست هاي مختلف براي تعيين سطح تماس ريل با چرخ براي چرخ هاي يكپارچه ارائه مي شود.

خرابي‌هاي متداول در سطح تماس چرخ و ريل , چرخ هاي قطار و نيرو ها و تنش هاي وارد بر آن ها , روش تشخيص مكان تماس چرخ و ريل و كاربرد آن در محاسبه مشكل عادي ازطريق"تماس" , روش هاي محاسبه دقيق موقعيت تماس چرخ / ريل و سطح تنش تماس استاتيكي , اندازه گيري تماس ديناميكي چرخ / ريل در زمان واقعي با استفاده از بازتاب سيگنال التراسونيك , يك سنسور التراسونيك براي مانيتورينگ و نظارت بر تماس فلنج چرخ