CN108755285B - 固定辙叉设计制造的方法以及固定辙叉 - Google Patents
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Abstract
一种固定辙叉设计制造的方法以及固定辙叉，涉及铁道技术领域。一种固定辙叉设计制造的方法，其包括：通过对不同磨损状态的车轮与固定辙叉的接触作用特征来对固定辙叉进行指导设计制造。其中，不同磨损状态的车轮包括以下磨损状态：标准车轮型面、拟合车轮型面和磨损到限车轮型面。以拟合车轮型面作为设计基准型面对固定辙叉的结构设计制造，更真实地模拟固定辙叉实际受力环境；以磨损到限车轮型面和标准车轮型面作为设计特征型面，对固定辙叉的结构进行调整。保证车轮不利情况下仍能够低动力通过固定辙叉，以减少固定辙叉的伤损概率。
Description
技术领域
本发明涉及铁道技术领域，且特别涉及一种固定辙叉设计制造的方法以及固定辙叉。
背景技术
固定辙叉是指车轮由一股钢轨越过另一股钢轨的设备，其由叉心、翼轨和联结零件组成。
固定辙叉整体性强，稳定性好，在我国重载线路上使用广泛。然而，在现有技术中，在对固定辙叉的结构进行设计制造时，仅利用标准车轮型面进行固定辙叉的几何检算或动力学评估，这样制得的固定辙叉容易增加固定辙叉的伤损概率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种固定辙叉设计制造的方法。
本发明的另一目的在于提供一种固定辙叉。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种固定辙叉设计制造的方法，其包括：
通过对不同磨损状态的车轮与固定辙叉的接触作用特征来对固定辙叉进行指导设计制造。
进一步地，在本发明的一种实施例中：
不同磨损状态的车轮包括以下磨损状态：标准车轮型面、拟合车轮型面和磨损到限车轮型面。
进一步地，在本发明的一种实施例中：
以拟合车轮型面作为设计基准型面对固定辙叉的结构设计制造；以磨损到限车轮型面和标准车轮型面作为设计特征型面，对固定辙叉的结构进行调整。
进一步地，在本发明的一种实施例中：
以拟合车轮型面作为设计基准型面对固定辙叉的结构设计制造时，通过拟合车轮型面与固定辙叉的接触几何参数或受力参数以确定固定辙叉的关键断面廓形、降低值和沿纵向的变化率。
进一步地，在本发明的一种实施例中：
接触几何参数包括车轮名义圆半径、实际滚动半径、车轮与钢轨接触点处的接触角、轮对侧滚角、轮对中心上下位移、轮对横移量和轮对摇头角。
进一步地，在本发明的一种实施例中：
受力参数包括车轮的横向蠕滑力、车轮的纵向蠕滑力、车轮的蠕滑力矩、轴重、钢轨对车轮产生的横向反作用力以及横向反作用力下的轮对转动力矩。
进一步地，在本发明的一种实施例中：
以磨损到限车轮型面和标准车轮型面作为设计特征型面对固定辙叉的结构进行调整时，对标准车轮型面和固定辙叉关键断面的接触受力进行测定。
进一步地，在本发明的一种实施例中：
还包括：对磨损到限车轮型面通过固定辙叉时的不平顺幅值进行测定。
进一步地，在本发明的一种实施例中：
标准车轮型面的接触受力为A，标准车轮型面占全部车轮的百分比为a，磨损到限车轮型面的不平顺幅值为B，磨损到限车轮型面占全部车轮的百分比为b，拟合车轮型面与固定辙叉的接触受力为C，拟合车轮型面占全部车轮的百分比为c，固定辙叉应满足
一种固定辙叉，其由上述的固定辙叉设计制造的方法得到。
本发明实施例的有益效果是：在设计制造固定辙叉时，考虑了不同磨损状态的车轮对固定辙叉的接触作用，对固定辙叉的设计制造更有参考性。
进一步地，以拟合车轮型面为基准型面，指导固定辙叉结构设计，更真实地模拟固定辙叉实际受力环境。以标准车轮型面及磨耗到限车轮型面作为特征型面，验证固定辙叉结构设计，保证车轮不利情况下仍能够低动力通过固定辙叉，以减少固定辙叉的伤损概率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例的固定辙叉设计制造流程图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
实施例
现有技术中，固定辙叉结构设计时，仅利用标准车轮型面进行固定辙叉几何检算或动力学行为评估。这样制得的固定辙叉容易增加固定辙叉的伤损概率。
申请人经过长期的自身经验和实验发现，在对固定辙叉设计制造时，如果没有考虑车轮型面磨损后与固定辙叉的几何状态恶化，会导致车轮与固定辙叉的动力相互作用增大；如果没有考虑车轮相面磨损后对固定辙叉的动态冲击伤损作用，容易导致固定辙叉伤损发生概率增大。
基于此，本发明提供一种固定辙叉设计制造的方法，其包括：
通过对不同磨损状态的车轮与固定辙叉的接触作用特征来对固定辙叉进行指导设计制造。
具体地，不同磨损状态的车轮包括以下磨损状态：标准车轮型面、拟合车轮型面和磨损到限车轮型面。
其中，标准车轮型面指的是车轮踏面和轮缘未发生磨耗的型面。拟合车轮型面指的是现场测试在运营中的车轮型面，发生部分磨损。拟合车轮型面由现场运营中的车轮型面，数据经平滑降噪、统计分析得到。磨损到限车轮型面指的是车轮踏面和轮缘发生严重磨损后需要更换的型面。
请参照图1，本实施方式中，通过以拟合车轮型面作为设计基准型面对固定辙叉的结构设计制造；以磨损到限车轮型面和标准车轮型面作为设计特征型面，对固定辙叉的结构进行调整。
具体地，以拟合车轮型面作为设计基准型面对固定辙叉的结构设计制造时，通过拟合车轮型面与固定辙叉的接触几何参数或受力参数以确定固定辙叉的关键断面廓形、降低值和沿纵向的变化率。
进一步地，接触几何参数包括车轮名义圆半径、实际滚动半径、车轮与钢轨接触点处的接触角、轮对侧滚角、轮对中心上下位移、轮对横移量和轮对摇头角、左右轮的接触点距离车轮中心线的垂直距离。
其中，车轮名义圆半径，即轮对与轨道中一致时的滚动圆半径。
其中，实际滚动半径包括左轮和邮轮接触钢轨时的实际滚动半径。
另外，受力参数包括车轮的横向蠕滑力、车轮的纵向蠕滑力、车轮的蠕滑力矩、轴重、钢轨对车轮产生的横向反作用力以及横向反作用力下的轮对转动力矩。
根据上述的接触几何参数和受力参数可以确定固定辙叉的关键断面廓形、降低值和沿纵向的变化率。
需要说明的是，在对固定辙叉的关键断面廓形、降低值和沿纵向的变化率。进行确定时，需要考虑以下几点：
(1)踏面等效锥度：此参数反映了轮对滚动圆半径的变化情况，以及车轮行驶过程中回复至至名义滚动圆半径处的能力。选取合适的踏面等效锥度便于车辆与轨道中心线自动对中。
(2)接触角差系数：其反映了不同横移量下左右车轮与钢轨间接触角的大小，该值越小说明左右钢轨上的接触力方向越对称，轮轴横向力越小，列车过岔时安全性和平稳性越高。
(3)侧滚角系数：轮对相对轨道作横移和摇头运动时，接触点不断发生变化，将会产生侧滚角，体现了列车过岔时车体的横向稳定性，轮载转移越缓慢，侧滚角越大，则轮轨动力作用越剧烈。
(4)轮对重力角刚度系数：轮轨蠕滑力是轮对摇头角产生的主要原因，此时若轮对存在横移，轴重的水平分力将使钢轨对左右车轮产生横向反作用力，从而产生力矩，此力矩与摇头角之比除以重力称为轮对重力角刚度系数，其反映了轮对摇头振动的大小，该值越小则反映出轮对摇头振动越小。
当根据拟合车轮型面作为设计基准型面对固定辙叉的结构设计制造后，还需考虑磨损到限车轮型面和标准车轮型面与固定辙叉的接触特征，以调整固定辙叉的结构，以适应不同磨损状态的车轮与之的配合关系，从而减小固定辙叉伤损发生概率。
具体地，当根据拟合车轮型面作为设计基准型面设计得到固定辙叉的结构后，再以磨损到限车轮型面和标准车轮型面作为设计特征型面对固定辙叉的结构进行调整，对标准车轮型面和固定辙叉关键断面的接触受力进行测定，对磨损到限车轮型面通过固定辙叉时的不平顺幅值进行测定。
其中，测定到的标准车轮型面的接触受力为A，磨损到限车轮型面的不平顺幅值为B，拟合车轮型面与固定辙叉的接触受力为C。
其中，标准车轮型面占全部测试车轮的百分比为a，磨损到限车轮型面占全部测试车轮的百分比为b，拟合车轮型面占全部测试车轮的百分比为c。最后调整后的固定辙叉应满足
以保证车轮不利情况下仍能低动力通过固定辙叉，减小固定辙叉的伤损概率。
本实施例还提供一种固定辙叉，其由上述的固定辙叉设计制造的方法得到。
由于在设计制造固定辙叉时，考虑了不同磨损状态的车轮对固定辙叉的接触作用，以现场统计测试断面得到的拟合车轮型面为基准型面，指导固定辙叉结构设计，更真实地模拟固定辙叉实际受力环境。以标准车轮型面及磨耗到限车轮型面作为特征型面，验证固定辙叉结构设计，保证车轮不利情况下仍能够低动力通过固定辙叉。
综上所述，本发明实施例的固定辙叉设计制造的方法及固定辙叉，以现场统计测试断面得到的拟合车轮型面为基准型面，指导固定辙叉结构设计，更真实地模拟固定辙叉实际受力环境。以标准车轮型面及磨耗到限车轮型面作为特征型面，验证固定辙叉结构设计，保证车轮不利情况下仍能够低动力通过固定辙叉。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (4)
1.一种固定辙叉设计制造的方法，其特征在于，其包括：
通过对不同磨损状态的车轮与固定辙叉的接触作用特征来对固定辙叉进行指导设计制造；
所述不同磨损状态的车轮包括以下磨损状态：标准车轮型面、拟合车轮型面和磨损到限车轮型面；
以所述拟合车轮型面作为设计基准型面对所述固定辙叉的结构设计制造；以所述磨损到限车轮型面和所述标准车轮型面作为设计特征型面，对所述固定辙叉的结构进行调整；
以所述磨损到限车轮型面和所述标准车轮型面作为设计特征型面对所述固定辙叉的结构进行调整时，对所述标准车轮型面和所述固定辙叉关键断面的接触受力进行测定，以及对所述磨损到限车轮型面通过所述固定辙叉时的不平顺幅值进行测定；
所述标准车轮型面的所述接触受力为A，所述标准车轮型面占全部车轮的百分比为a，所述磨损到限车轮型面的不平顺幅值为B，所述磨损到限车轮型面占全部车轮的百分比为b，所述拟合车轮型面与所述固定辙叉的接触受力为C，所述拟合车轮型面占全部车轮的百分比为c，所述固定辙叉应满足
2.根据权利要求1所述的固定辙叉设计制造的方法，其特征在于，以所述拟合车轮型面作为设计基准型面对所述固定辙叉的结构设计制造时，通过所述拟合车轮型面与所述固定辙叉的接触几何参数或受力参数以确定所述固定辙叉的关键断面廓形、降低值和沿纵向的变化率。
3.根据权利要求2所述的固定辙叉设计制造的方法，其特征在于，所述接触几何参数包括车轮名义圆半径、实际滚动半径、车轮与钢轨接触点处的接触角、轮对侧滚角、轮对中心上下位移、轮对横移量和轮对摇头角。
4.根据权利要求2所述的固定辙叉设计制造的方法，其特征在于，所述受力参数包括车轮的横向蠕滑力、车轮的纵向蠕滑力、车轮的蠕滑力矩、轴重、钢轨对车轮产生的横向反作用力以及所述横向反作用力下的轮对转动力矩。
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