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研究生: 廖元聖
Liao, Yuan-Sheng
論文名稱: 輪對運動對輪軌接觸蠕滑率/力之影響
The Effect of Wheelset Motion on Wheel/Rail Creepage and Creep Force
指導教授: 郭振銘
Kuo, Chen-Ming
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 88
中文關鍵詞: 蠕滑線性理論接觸斑蠕滑力軌底坡曲率半徑轉換區間
外文關鍵詞: contact patch, creep linear theory, creep force, transition closed interval of the radius of curv, rail base slope
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  • 國內在車輛-軌道耦合動力學研究中,於輪軌受力方面,應考慮輪軌接觸面上法線上的力以及切向的蠕滑力。又因輪軌滾動接觸會產生近似橢圓的接觸斑,在此接觸斑上有粘著-蠕滑的特性,且有縱向、橫向和自旋蠕滑的產生,本研究則針對輪軌滾動所產生接觸斑的力進行分析探討。
    本研究所模擬的輪軌滾動情況為設定車輪蛇行規律的運動行駛在軌道上,為求輪軌蠕滑力/力矩,藉由縱向、橫向和自旋蠕滑率的推導與簡化後,帶回Kalker所提出蠕滑線性理論中計算,再利用Shen-Hedrick-Elkins理論進行非線性修正,以確定後續分析之需要。本研究根據不同的鋼軌型號以及不同軌底坡情況下,分析輪軌滾動接觸受力行為之影響。
    研究結果顯示,UIC60鋼軌受力情況雖然比JIS60鋼軌的還大,但在曲率半徑轉換區間內,受力大小之變化比JIS60曲率半徑的搭配還要小且平穩。另外在比較UIC60三種軌底坡受力變化,發現隨著鋼軌軌底坡的增加,橫向蠕滑力和橫向力有減緩的趨勢。

    The contact force in the normal direction of wheel/rail contact area and the creep force in the tangential direction are crucial in the researches of vehicle-track coupling systems. This study was designated to reveal the longitudinal、lateral and spin creep in the cases with different rail profiles and seating inclinations.
    Based on the assumption of unchanging sinusoidal hunting, the creep force and creep moment were computed with the schemes by deriving and simplifying the longitudinal、lateral and spin creepages and then making use of Kalker’s linear theory. The results were further normalized with Shen-Hedrick-Elkins theory. The creep forces may illustrate vehicle running stability and potential of wheel/rail wear.
    The results show that the creep forces on UIC60 profile are slightly larger than those on JIS60 rail. The variation of the creep forces along with wheel hunting was also found smoother on UIC60 rail. As for rail seating inclination, it was found that inclination reduced lateral creep forces.

    摘要 ……………………………………………………Ⅰ ABSTRACT ……………………………………………………Ⅱ 誌謝 ……………………………………………………Ⅲ 目錄 ……………………………………………………Ⅴ 表目錄 ……………………………………………………Ⅷ 圖目錄 ……………………………………………………Ⅸ 第一章 緒論………………………………………………1 1.1 前言 ……………………………………………………1 1.2 研究動機與目的 ………………………………………2 1.3 文獻回顧 ………………………………………………4 1.3.1輪軌接觸幾何關係之研究……………………………4 1.3.2輪軌滾動接觸力學之發展……………………………4 1.4 研究方法與範圍 ………………………………………8 1.5 論文架構與流程圖 ……………………………………9 第二章 輪軌空間接觸幾何參數之決定…………………11 2.1 滾動接觸幾何參數之定義 ……………………………11 2.2 輪對蛇行運動參數之決定 ……………………………16 2.3 初始接觸點之決定 ……………………………………20 2.3.1輪踏面接觸點之計算…………………………………21 2.3.2初始條件之設定與計算………………………………23 第三章 輪軌滾動蠕滑力之計算…………………………32 3.1 輪軌接觸蠕滑率之定義 ………………………………32 3.2 輪軌接觸橢圓之確定 …………………………………36 3.3 Kalker線性理論 ………………………………………38 3.4 Shen-Hedrick-Elkins理論……………………………41 3.5 蠕滑率/力之計算與比較………………………………42 3.5.1縱向、橫向和自旋蠕滑率之計算……………………42 3.5.2縱向、橫向和自旋蠕滑率(公式簡化後)之計算……46 3.5.3縱向、橫向和自旋蠕滑力之計算……………………48 3.5.4蠕滑力/力矩非線性修正之計算 ……………………52 3.5.5輪軌側向力與垂向力之計算…………………………55 3.6 輪軌蠕滑率/力之驗證比較……………………………57 3.6.1蠕滑率與蠕滑力之關係驗證…………………………58 3.6.2不同輪對速度對蠕滑率/力之影響驗證 ……………60 第四章 輪軌滾動受力之分析……………………………64 4.1 軌面形狀對蠕滑率/力之影響…………………………64 4.1.1初始條件之設定………………………………………64 4.1.2JIS60鋼軌受力之分析與比較 ………………………65 4.2 不同軌底坡對輪軌接觸受力之影響 …………………69 4.2.1初始條件之設定………………………………………69 4.2.2輪軌垂向、橫向力之分析……………………………70 第五章 結論與建議………………………………………75 5.1 結論 ……………………………………………………75 5.2 建議 ……………………………………………………76 參考文獻 ……………………………………………………77 附錄 …………………………………………………………79 作者簡介 ……………………………………………………88

    Arrus, P., de Pater, A.D., Meyers, P. “The stationary motion of a one-axle vehicle along a circular curve with real rail and wheel profiles,” Vehicle system Dynamics, vol.37, 2002.

    Carter ,F .W. , “On the action of a locomotive driving wheel,” Proc. of the Royal Society of London, 1926.

    Coenraad Esveld,“Modern Railway Track”, MRT-Production, 2001.

    de Pater, A.D., “The geometrical contact between track and wheelset,” Vehicle system Dynamics, vol.17 , 1988.

    Iwnicki, S.,“Handbook of Railway Vehicle Dynamic,” CRC Press, 2006.

    Iwnicki, S., “Simulation of wheel-rail contact forces,” Fatigue Fract Engng Master Struct 26, pp.887~900, 2003.

    Jin, X.S., Zhang, W. H., Hu, L.J., “Effects of lateral motion of wheelset on the creep forces in wheel/rail rolling contact,” Journal of Southwest Jiaotong University, pp.38-44, 1997.

    Kalker, J.J., “On the rolling contact of two elastic bodies in the presence of dry friction.,” Ph. D. thesis, Netherland, Delft University, 1967.

    Kalker, J.J., “Three-Dimensional elastic bodies in rolling contact,” Kluwer Academic Publishers, Netherland, 1990.

    Shen, Z.Y., Hedrick, J.K., Elkins, J., “A comparison of alternative creep-force models for rail vehicle dynamic analysis,” Proc, 8th IAVSD Symp., Cambridge, Ma. , pp.591~605, 1984.

    Shen, Z.Y., Li, Z.L., “A fast non-steady creep force model based on the simplified theory,” WEAR, pp.242-244, vol.191, 1996.

    Sato, Yoshihiko, “Design of rail head profile with full use of grinding,” Wear, vol.144, 1991.

    Vijay, K. Garg, R.V.,“Dynamics of Railway Vehicle Systems,”Academic Press Canada, 1984.

    王開文,“車輛接觸點跡線及輪軌接觸幾何參數的計算”,西南交大學報,四川,第1期,pp.89~98,1984。

    王開文、翟婉明、蔡成標,“輪軌型面及系統參數對輪軌空間接觸幾何關係的影響”,四川,第40卷第二期,2002。

    金學松、劉啟躍,“輪軌摩擦學”,中國鐵道出版社,北京,2004。

    沈志云、金學松,“輪軌滾動接觸力學的發展”,力學進展,四川,pp.33~46,第39卷第5期,2001。

    翟婉明,“車輛-軌道耦合動力學”,中國鐵道出版社,北京,2002。

    佐藤 榮作,“鐵道車輛車輪和軌道輪的接觸幾何”,國外鐵道車輛,第3期,1995。

    涂兆躒,“輪軌接觸幾何關係之初探”,國立成功大學土木工程所碩士論文,2006。

    金學松,“輪對/軌道滾動接觸蠕滑率/力分析”,鐵道學報,四川,pp.38-44,第20卷第2期,1998。

    金學松,“輪軌蠕滑理論及其試驗研究”,西南交通大學博士論文,四川,1999。

    溫金峰、金學松、劉興奇,“兩種型面輪軌滾動接觸蠕滑率和摩擦功”,摩擦學學報,四川,第21卷第4期,2001。

    溫金峰、金學松,“兩種型面輪軌滾動接觸蠕滑率/力的比較”,工程力學,四川, 第19卷第3期,2002。

    練松良、孫琦、王午生,“鐵路曲線鋼軌磨耗及其減緩措施”,中國鐵道出版社,北京,2001。

    陳澤深、王成國,“鐵道車輛動力學與控制”,中國鐵道出版社,北京,pp.40,2004。

    范俊杰,“現代鐵路軌道”,中國鐵道出版社,北京,pp.36,2004。

    郝瀛,“鐵路工程”,西南交通大學,pp.51,2005。

    下載圖示 校內:2008-06-29公開
    校外:2008-06-29公開
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