25695

شبيه سازي اندركنش ديناميكي بوژي-مسير بر روي قوس هايي با شعاع كوچك با در نظر گرفتن ناهمواري (كاريوگيشن) بر سطح ريل

كارشناسي ارشد

مهندسي راه‌آهن- ماشين‌هاي ريلي

1397

1400/7/25

پريسا حسيني تهراني

مهندسي راه‌آهن

از جمله مشكلاتي كه شبكه هاي راه آهن در سراسر جهان با آن روبرو هستند مي توان به كاريوگيشن ريل يا همان ناهمواري سينوسي سطح ريل اشاره نمود. كاريوگيشن ريل باعث ايجاد بارهاي شديد در ناحيه ي تماس و در نتيجه افزايش توليد نويز و خرابي وسايل نقليه و اجزاي مسير ميشود. نيروهاي خزش و لغزش بين چرخ و ريل به خصوص در قوس ها، مستعد ايجاد كاريوگيشن هستند. در اين مطالعه، شبيه‌سازي تعامل ديناميكي چند جسمي بين وسيله نقليه و مسير قوس دار انجام شده‌ و كاريوگيشن شياري كه در ريل هاي پايين در قوس هاي تيز ايجاد مي گردد، براي مطالعه در نظرگرفته شده است. همچنين تاثير استفاده از اصلاح كننده اصطكاك در قوس هاي بدون ناهمواري و با ناهمواري كاريوگيشن مورد بررسي قرار مي گيرد. يك واگن باري لبه بلند با بوژي 100-18 در نرم افزار چند جسمي يونيورسال مكانيزم، شبيه سازي شده است. در ادامه اثرات شعاع قوس و ضريب اصطكاك به عنوان متغير، براي خطوط بدون ناهمواري و با ناهمواري كاريوگيشن بررسي شد. ناهمواري كاريوگيشن باعث مي گردد نيروهاي وارده در ناحيه تماس دچار نوسان شود كه اين امر دليلي بر تشديد كاريوگيشن با هر بار عبور از مسير مي باشد. با توجه به نتايج حاصل از شبيه سازي هاي صورت گرفته مشخص گرديد كه هنگام عبور از قوس اثرات تماس شديدي در ناحيه تماس چرخ هاي پيشرو و ريل رخ مي‌دهد. همچنين مشاهده شد كه چرخ هاي پيشرو از شاخص سايش بيشتري در مقايسه با ساير چرخ هاي بوژي، برخوردار مي باشد. علت اين امر را مي توان خزش هاي بزرگ ايجاد شده در ناحيه تماس چرخ هاي پيشرو دانست كه ايجاد و تشديد كاريوگيشن را به دنبال دارد. علاوه بر اين، با استفاده از نتايج بدست آمده مي توان مشاهده نمود كه هرچه شعاع قوس بيشتر باشد شدت نيروهاي وارده در ناحيه تماس كاهش يافته و عبور از قوس بهينه تر مي گردد. درنهايت مشخص گرديد كه به كار بردن اصلاح كننده اصطكاك بر روي ريل، كاهش اثرات ايجاد شده در ناحيه تماس و كاهش نوسانات ايجاد شده بر اثر عبور از ناهمواري كاريوگيشن را به دنبال دارد.

1400/09/23

Simulation of dynamic vehicle–track interaction on small radius curves with surface irregularities on rail (Rail Corrugation)

10/17/2022 12:00:00 AM

One of the main problems in railway networks around the world is rail corrugation or sinusoidal irregularities of the rail surface. Rail corrugation causes heavy loads in contact area which, leads to generation of noise and damaging the vehicle and track components. Creep forces and slip between wheels and rails are prone to corrugation growth, especially in curves. In this study, a simulation of the multi-body dynamic interaction between the vehicle and the curve track is performed and the rutting corrugation that occurs in the low rails in sharp curve is considered for the study. The effect of applying friction modifier in curves without irregularities and with irregularities of corrugation is also investigated. A long-edge freight wagon with an 18-100 bogie is simulated in Universal Mechanism's multi-body software. Then, the effects of curve radius and coefficient of friction as variables were investigated for tracks without irregularities and with corrugation irregularities. The periodic forces in the contact area are one of the corrugation irregularities results. The corrugation irregularities increase by each time that train crosses the track. According to the results obtained from simulations, it was found that when passing through the curve, strong contact effects occur in the contact area of the leading wheels and rails. It was also observed that the leading wheels have a higher wear index compared to other bogie wheels. The reason for this can be related to the large creepages created in the contact area of the leading wheels, which leads to the growth and intensification of corrugation. In addition, it can be seen that the larger the radius of the curve, the lower the intensity of the forces in the contact area and the better the passage through the curve. Finally, it was found that the application of friction modifier on the rail, reduces the effects created in the contact area and reduces the fluctuations caused by passing through the irregularities of corrugation.