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基于模拟实验的轮轨弯道噪声及磨损机理与润滑控制技术研究

作　者: 陈佰江
导　师: 高中庸
学　校: 广西工学院
专　业: 机械设计及理论
关键词: 轮轨弯道尖啸噪声磨损微凸体油膜弹性支承效应频谱分析
分类号: U216.42
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 54次
引　用: 1次
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内容摘要

随着高速铁路和城市轨道交通的发展,我国迎来了铁路行业发展的新纪元。但与此同时,出现了运行质量下降、线路恶化、噪声增加等问题。特别是铁路弯道的尖啸噪声问题对乘客和周围居民造成严重的影响,与此同时铁路弯道磨损问题也变得越来越严重,直接影响到铁路运输成本甚至危及到列车行车安全。因此对铁路弯道尖啸噪声及磨损控制的研究具有重要的经济意义和指导作用。在弯道钢轨上涂抹润滑剂是近几十年来比较流行的减磨降噪措施,但现行使用的普通轮轨润滑剂的降噪效果并不明显。这类润滑剂虽然对钢轨的减磨起到了一定的作用,但涂油后轮轨间的摩擦系数下降,从而导致了列车牵引力的不足,给行车安全带来了威胁。本文基于高中庸教授提出的“摩擦伴生阻尼”和“微凸体油膜弹性支承效应”理论进行润滑剂的配制,摆脱了传统“负阻尼”理论的束缚,拓展了轮轨润滑剂配制的新思路。本文通过摩擦摆试验、模拟轮轨降噪试验及磨损试验,结合频谱及模态分析评价了自行配制的轮轨润滑剂在控制轮轨尖啸噪声及磨损的能力并分析了其减磨降噪机理;测定了轮轨润滑剂动静摩擦系数及其差值、粘度及表面张力,分析了这些物理特性对轮轨润滑剂减磨降噪能力的影响。得出以下主要结论:1.配制轮轨润滑剂时强调轮轨间较小的静—动摩擦系数差值和适宜的轮轨摩擦系数,而不必考虑的摩擦系数—相对滑动速度上升特性。试验中得出的润滑剂表现出较好地控制摩擦自激振动的能力进而有效地控制轮轨尖啸噪声。2.轮轨间的粘度及表面张力,影响着润滑剂的浸润性和吸附性,浸润性及吸附性越好“微凸体油膜弹性支承效应”就越明显,润滑剂降噪减磨的能力就越强。3.自行配制的润滑剂具有较好的“微凸体油膜弹性支承效应”,有助于提高轮轨抗磨能力,减少弯道轮轨的磨损。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-18
  1.1 国内外铁路轮轨弯道噪声与磨损研究状况  10-11
    1.1.1 铁路轮轨弯道噪声现状与研究的意义  10
    1.1.2 铁路弯道磨损现状与研究的意义  10-11
  1.2 铁路弯道噪声特点及磨损与形成机理  11-15
    1.2.1 轮轨噪声概述  11-12
    1.2.2 铁路弯道尖啸噪声产生的机理  12-14
    1.2.3 铁路弯道磨损的主要类型及产生机理  14-15
  1.3 铁路弯道噪声及磨损控制措施研究现状与进展  15-16
    1.3.1 铁路弯道噪声的控制措施  15
    1.3.2 轮轨润滑剂在控制弯道尖啸噪声及减磨领域的研究与进展  15-16
  1.4 本文研究的主要内容  16-18
第2章涂油降噪理论  18-30
  2.1 负阻尼理论及其缺陷  18-24
    2.1.1 负阻尼理论  18-19
    2.1.2 负阻尼理论存在的缺陷  19-23
    2.1.3 负阻尼与轮轨润滑剂的配制  23-24
  2.2 微凸体油膜弹性支承效应  24-28
    2.2.1 悬臂微凸体油膜弹性支承效应  24-25
    2.2.2 微凸体弹、塑性模型  25-27
    2.2.3 抗磨机理的分析及润滑油膜具有良好性能的条件  27-28
  2.3 本章小结  28-30
第3章润滑剂配制  30-35
  3.1 试验目标及试验装置介绍  30-31
    3.1.1 试验目的及器材  30
    3.1.2 摩擦摆试验装置简介  30-31
  3.2 摩擦摆正交试验  31-33
    3.2.1 试验方案  31-32
    3.2.2 试验结果  32-33
  3.3 试验结果分与析  33-34
  3.4 本章小结  34-35
第4章弯道轮轨摩擦模拟试验研究  35-59
  4.1 弯道轮轨尖啸噪声的试验研究  35-37
  4.2 模拟轮轨试验装置介绍与设计原理  37-40
    4.2.1 模拟轮轨试验装置介绍  37
    4.2.2 模拟轮轨试验装置设计及计算  37-40
  4.3 试验目的及试验方案  40-42
    4.3.1 试验目的及器材  40-42
    4.3.2 试验步骤  42
  4.4 模拟轮轨降噪试验结果  42-58
    4.4.1 各转速下模拟轮轨干摩擦及车床空转噪声及频谱  42-45
    4.4.2 各工况下降噪试验的噪声及频谱  45-52
    4.4.3 润滑剂降噪效果分析  52
    4.4.4 圆盘固有频率分析  52-57
    4.4.5 结论  57-58
  4.5 本章小结  58-59
第5章润滑剂相关特性测定  59-71
  5.1 静、动摩擦系数及其差值的测定  59-61
    5.1.1 摩擦系数与列车行驶的安全性  59-60
    5.1.2 静、动摩擦系数及二者差值的测定  60
    5.1.3 试验结果与分析  60-61
  5.2 润滑剂表面张力测定  61-64
    5.2.1 试验目的及器材  61-62
    5.2.2 试验结果与分析  62-64
  5.3 润滑剂粘度及密度的测定  64-66
    5.3.1 试验目的及器材  64-65
    5.3.2 试验结果  65-66
  5.4 润滑剂抗磨特性试验  66-70
    5.4.1 试验目的及器材  66-67
    5.4.2 试验方案及设计计算  67-69
    5.4.3 试验结果与分析  69-70
  5.5 本章小结  70-71
第6章结论与展望  71-72
  6.1 结论  71
  6.2 展望  71-72
参考文献  72-75
发表论文和参加科研情况说明  75-76
致谢  76

基于模拟实验的轮轨弯道噪声及磨损机理与润滑控制技术研究

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