第五章 车轮与轨道
列车车轮与轨道硬度匹配分析
列车车轮与轨道硬度匹配分析摘要：车轮与钢轨的摩擦是最大的，每年投入的轮轨材料费用都是占有比较高的，因此，如果能够减少轮轨磨损，随之减少维修过程中的人力物力投入，具有重要意义。
本文主要对列车车轮与轨道硬度匹配度进行试验研究。
关键词：列车车轮；硬度；匹配前言材料包括金属及非金属材料均有软材料磨损硬材料的现象，但是对某些材料在一定的硬度范围内，耐磨性和硬度之间呈直线关系。
另外硬度的测试是检验轮轨质量及匹配方便易行的手段。
1、试验材料及方法钢轨试验样品取自轨头。
淬火钢轨样品只是在轨头紧靠踏面处取样,以保证试验样品为原有的淬火组织。
车轮样品取自轮箍。
粗加工之后8400C淬火,以不同温度回火获得不同硬度,再加工成所借样品的尺寸。
试验用耐磨轨,普通轨及轮箍的化学成分列于附表。
试验在M一200型摩擦磨损试验机上进行。
按照轮缘和轨侧间的潜滑率(蠕滑率)在1一8%之间。
故耐磨轨试验样品的潜滑率设计为7.7%,接近于最大值。
轮轨间存在潜滑,相当于车轮有少量空转,即车轮样品线速度高,因而装于试验机下轴。
试验机下轴转速为200转/分,上轴转速为181转/分。
试验时所加负荷为75公斤,计算出最大接触应力为510N/mm2,这个应力相当于11.5吨的静载轴重下,轮轨接触面积为300mm2时的平均接触应力的1.4倍(即最大接触应力)。
但是轮缘和轨侧间最大接触应力远高于轮轨踏面间的接触应力,因此又采取减薄试验样品的方法来提高接触应力至730N/mm2。
所以在耐磨轨的试验中,试验了两个应力水平(510及730N/mm2),用以表征钢轨踏面和轨侧相对车轮的磨损。
轮缘轨侧磨损的特点之一是,磨屑脱落到道床上,即磨屑不参与磨损过程,故上、下样品均附加刷子连续不断地清除磨屑。
为了模拟列车运行中蛇形运动造成的横向滑动,轮轨样品间有水平轴向往复运动。
10mm 厚样品的横向往复滑动量为0.70mm，5mm厚样品的为0.35mm,每分钟往复211次。
第五章：城市轨道交通信号系统
基础设备
三、轨道电路
利用轨道的两根钢轨作导体，在一定长度的钢轨 两端装设钢轨绝缘，中间的轨缝用轨端接续线连接起 来，并用引接线连接电源和接收设备的电路叫轨道电 路。轨道电路是电气集中、自动闭塞，车载信号和调 度集中等信号设备的基础设备。 轨道电路又称轨道空闲及占用的检测装置。轨道 电路由钢轨、钢轨绝缘、钢轨接续线、轨道电源、轨 道电阻器、轨道继电器组成。
闭塞
五、移动闭塞(Moving Block)
在城市轨道交通中，移动闭塞是一种采用先进 的 通 信 技 术 （ Communication ） 、 计 算 机 技 术 （ Computer ）、控制技术（ Control ）（合称为 3C ） 相结合的列车控制技术，所以国际上习惯称之为基于 通 信 的 列 车 控 制 系 统 CBTC(Communication Based Train Control)。
基础设备
四、计轴器
计数比较器主要由计数器、鉴别器、比较器组成。 它将进出两个计轴点之间的车轴电脉冲信号进行计数 和比较，以判断区间(或轨道区段)是否空闲。
计轴器工作原理
基础设备
四、计轴器
在区间始端和末端各有一传感器，当车轮进入始 端轨道传感器作用区时，传感器发出电脉冲信号给计 数器，开始计轴进行加轴运算。当车轮进入末端轨道 传感器作用区时，传感器同样发出电脉冲给计数器， 进行减轴运算。计数器显示如为0，表明此时区间无 车；如不为0，则表明此时区间有车占用。
学习信号系统基础设备学习闭塞联锁学习列车自动运行控制系统概述城市轨道交通信号系统是指挥列车安全运行的关键设备只有在列车运行前方的轨道区段没有列车占用道岔位置正确敌对或相抵触的信号没有建立等条件满足才允许向列车发出允许前行的信号所以列车只要严格遵循信号的指示运行就能够确保安全运行
火车车轮与铁轨原理
火车车轮与铁轨原理近几十年来，火车一直是人类重要的运输工具，特别是在工业发达的国家，火车给予了此前没有的快速准确的运输、工业化发展的推动力。
火车由车轮与铁轨组成，而车轮与铁轨原理也是火车运行的基础。
因此，本文将探讨火车车轮与铁轨的原理。
火车车轮的原理很简单，就是利用车轮和铁轨组合，使火车产生应力便能移动，而且在有铁轨的路线上推进。
火车车轮的特点是具有较大的摩擦力，具有较大的承载力，车轮的内部有两个部分，分别是轮胎和轮辋。
轮胎是靠金属制成的铸造或冲压型车轮轮胎，比较耐磨，具有较强的抗撞击能力，而轮辋是由多层钢板缠绕，结实牢固，可以承受强大的推力，能够保证火车的安全运行；而车轮上还有特殊的凸轮，它在铁轨与车轮接触时，会使火车得以顺利前进。
火车的车轮在不同的轨道上会发生什么样的变化呢？当火车运行在横轨道上时，车轮会因为横向非常小而摩擦力都会降低，从而影响火车的运行速度和动力，相反，当火车运行在纵轨道时，车轮会因为其横向的空间较大，摩擦力高，形成较大的抗拒力，这时，火车运行速度会降低，但动力会增加，因此，火车在不同的轨道上会发生不同的变化。
此外，火车运行还受制于铁轨的影响。
铁轨是火车运行的基础，它由多种铁质钢制而成，可以抗冲击、抗腐蚀，还可以抗老化，能够确保火车的稳定性。
在火车与铁轨的结合中，先有车轮与铁轨的交接，然后车轮会把动力传递给铁轨，铁轨的变形能够在轨道上滚动着火车，所以铁轨的强度对火车的运行也至关重要。
最后，当火车在轨道上行驶时，车轮和铁轨会发生相互作用，形成推进力，这样才能有效地把火车推动起来，所以火车车轮与铁轨原理对火车的运行有着重要的影响。
总之，火车车轮与铁轨原理是火车运行的重要组成部分，也是火车发展的基础，在火车的运行稳定性方面起着至关重要的作用。
动车车轮与铁轨原理
动车车轮与铁轨原理
火车，是现在世界上最先进的交通工具之一。
而火车的发明，却是一个极其偶然的事件。
19世纪80年代初，有一个叫查尔斯·威克姆的英国人，在
英国伦敦附近的铁路沿线，发现了一个奇特的现象：在铁轨上跑着一列“不动”的火车。
他感到十分奇怪：为什么铁轨上会跑着一列“不动”的火车呢？难道是轨道出了什么问题？为了弄清真相，威克姆对铁轨进行了仔细观察和研究。
他发现，每当列车跑过这条铁轨时，列车外侧的轮子就会向内侧转动，而内侧轮子却不动。
威克姆感到十分奇怪，于是便仔细地进行了观察。
于是威克姆推测：由于火车在行驶过程中，车轮与轨道之间会产生相对运动。
当列车通过时，车轮就会与轨道发生磨擦，从而产生热量。
当热量积累到一定程度时，车轮就会熔化、熔化再熔化……这样循环往复地转动下去。
他认为这是由
于车轮与轨道之间产生了磨擦而造成的。
—— 1 —1 —。
高速列车车轮与轨道的接触力分析与优化
高速列车车轮与轨道的接触力分析与优化随着科技的进步和交通运输的发展，高速列车成为现代社会中不可或缺的交通工具之一。
而高速列车的安全与舒适性在很大程度上取决于车轮与轨道之间的接触力。
因此，对高速列车车轮与轨道的接触力进行分析与优化是至关重要的。
一、高速列车车轮与轨道接触力分析1. 轮轨接触模型高速列车车轮与轨道的接触力可以使用轮轨接触模型来描述。
该模型考虑了轮轨间的压缩变形、弹性回复以及滑移等因素，从而可以计算出接触力的大小和方向。
2. 接触力的组成接触力通常分为垂直力和水平力两个分量。
垂直力是指车轮与轨道的垂直压力，其大小取决于列车的重量和轮轨之间的弹性变形；水平力是指车轮与轨道之间的摩擦力，其大小与列车的行驶速度以及轮轨之间的滑移有关。
3. 影响接触力的因素接触力的大小受到多种因素的影响，包括列车质量、列车速度、轮轨间的几何形状和材料特性等。
合理地分析这些因素对接触力的影响，可以帮助我们优化列车的设计和轨道的维护。
二、高速列车车轮与轨道接触力的优化1. 车轮与轨道的几何形状优化通过优化车轮和轨道的几何形状，可以改变接触力的分布，减小轮轨间的滑移，从而提高列车行驶的平稳性和舒适性。
例如，采用倒角设计可以减小接触力的峰值，降低磨损和噪音。
2. 轮轨材料的选择与处理选择适当的轮轨材料可以改善接触力的性能。
例如，采用高硬度和低摩擦系数的材料可以减少摩擦力，提高列车的能效；对轨道表面进行涂层处理可以降低摩擦系数和磨损。
3. 接触力的在线检测和监测为了有效地进行接触力的优化，我们需要实时地监测列车的运行状况和接触力的变化。
通过安装传感器和监测系统，可以收集列车行驶过程中的数据，帮助我们及时发现问题并采取相应的措施进行调整和优化。
4. 轨道的维护与保养良好的轨道维护和保养可以保持轨道的平整度和轮轨几何形状的一致性，减小接触力的波动和不均匀性。
定期检查轨道的磨损情况，及时修复和更换损坏的轨道部件，对于减少接触力的变化和提高列车运行的稳定性具有重要意义。
城市轨道交通车辆构造05制动系统
制动系统分类图
1.摩擦制动
图5-1 闸瓦制动示意图 1—制动缸 2—基础制动装置 3—闸瓦 4—车轮 5—钢轨
(1)闸瓦制动 动方式。 (2)盘形制动 所示。
闸瓦制动又称踏面制动，是最常用的一种制 盘形制动可分为轴盘式和轮盘式，如图5-2
图5-2 盘形制动 a)轴盘式 b)轮盘式
图5-3 盘形制动结构 1—轮对 2—单元制动缸 3—吊杆 4—制动夹钳
2) 具有足够的制动力，保证车组在规定的制动距离内停车。 3)对新型的城市轨道交通车辆，一般要求具有动力制动能力，并且 在正常制动过程中，应尽量充分发挥动力制动能力，以减少对城市 环境的污染和降低运行成本。 4)制动系统应保证车组在较长、较陡下坡道上运行时，其制动力不 会衰减。 5)电动车组各工况下的制动能力应尽可能一致。 6)具有紧急制动性能。
三通阀内形成以下两条通路： 制动管——充气沟7——滑阀室——副风缸； 制动缸——滑阀座r孔——滑阀底面n槽——三通阀EX口——大气。
第一条通路为充气通路，第二条通路为缓解通路，即所谓充气是指向 副风缸充气，缓解是指制动缸缓解，副风缸内压力可一直充至与制动管的 压力相等，即达到制动管定压，制动缸缓解后的最终压力为零。
空气压缩机1将压缩空气储入总风缸2内，经总风缸管3至制动阀4 。制动阀有3个不同位置：缓解位、保压位和制动位。 在缓解位时，制动管5内的压缩空气经11制动阀EX(Exhaust)排
气口排向大气； 在保压位时，制动阀保持总风缸管、制动管和EX口各不相通； 在制动位时，总风缸管压缩空气经制动阀流向制动管。
直通自动空气制动机与自动空气制动机在制动机的组成上基本相同， 只增加一个定压风缸13。但其三通阀的结构和原理与自动空气制动机的 三通阀有较大的区别。
列车车轮与轨道的接触的滚动摩擦系数
列车车轮与轨道的接触的滚动摩擦系数下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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火车车轮的力学特性与轨道磨损分析
火车车轮的力学特性与轨道磨损分析火车作为一种重要的交通工具，其车轮的力学特性和轨道磨损问题一直备受研究者的关注。
本文将从车轮的力学特性和轨道磨损分析两个方面，探讨火车车轮与轨道之间的相互作用以及对轨道磨损的影响。
一、车轮的力学特性在研究火车车轮的力学特性之前，我们首先需要了解车轮结构以及车轮与轨道之间的接触方式。
1. 车轮结构火车车轮一般由轮缘、轮辋、车轮中心孔和车轮轴组成。
轮缘是车轮与轨道接触的部分，起到支撑和传递载荷的作用；轮缘与轮轴连接的部分称为轮缘座，其结构通常采用散热式结构，能有效减小轮缘应力。
2. 车轮与轨道的接触方式车轮与轨道之间存在着滚动接触，即车轮在轨道上滚动运动。
由于滚动接触的特性，车轮在与轨道接触的区域会产生接触应力和法向力。
在火车行驶过程中，车轮与轨道的接触面会受到动、静载荷的共同作用，从而引起一系列力学特性。
3. 车轮的力学特性车轮的力学特性主要包括负荷分布、应力和变形。
由于车轮的轮缘高度相对较小，车轮表面受到的载荷并不均匀分布。
通常情况下，车轮的内边缘承受的压力要大于外边缘，因此车轮的接触应力也存在这种差异。
车轮的应力和变形会直接影响到轨道的磨损情况。
二、轨道磨损分析火车行驶在轨道上，车轮与轨道接触会产生摩擦，导致轨道表面的磨损。
轨道磨损是一种不可避免的现象，但我们可以通过分析其机理和影响因素，寻找减轻磨损的方法。
1. 轨道磨损机理轨道磨损主要包括磨耗、剥离和压伤三种形式。
磨耗指的是轨道表面的擦磨现象，是最常见的磨损形式；剥离是指轨道表面的一层材料剥落；压伤指的是轨道表面的塑性变形。
2. 轨道磨损影响因素轨道磨损受到多个因素的影响，主要包括车轮负荷、车速、车轮轮径和轨道材料等。
车轮负荷是影响轨道磨损的主要因素之一，负荷过大会加剧轨道表面的磨损。
车速也对轨道磨损有一定的影响，高速行驶会加剧轨道表面的摩擦。
此外，车轮轮径的大小以及轨道的材料和维护状况也会对轨道磨损产生影响。
第五章(桥门式起重机)试题
第五章桥门式起重机安全技术65+59+15=150一、判断题1、司机操作时，不得用极限位置限制器停车。
答案：正确2、通用桥式起重机改造成吊运熔融金属起重机时，起升机构应具有正反向接触器故障保护功能，防止电动机失电而制动器仍然通电进而导致失速发生。
答案：正确3、大车运行机构的作用是驱动桥架上的车轮转动，使起重机沿着轨道做纵向水平运动。
答案：正确4、大车运行机构常见的驱动方式有集中低速驱动、集中高速驱动、分别驱动。
答案：正确5、目前生产的桥式起重机绝大部分采用分别驱动。
答案：正确6、起重小车的构造包括小车架、起升机构和小车运行机构。
答案:正确7、在驾驶室通往走台的栏杆门不但应有机械开关，还要有电气安全开关。
答案：正确8、驾驶室门的开向向里、向外开都可以。
答案：错误9、在驾驶室通往走台的栏杆门只要有机械开关就可以了。
答案：错误10、在起重小车上，为了检修和维护工作人员安全的安全装置为小车防护栏杆。
答案：正确11、高温、多尘、有毒等工作环境下使用的起重机，驾驶室应选择闭式。
答案：正确12、大车运行机构分别驱动的优点是不需很长的传动轴，减轻了整个大车运行机构的重量，安装维修方便。
答案：正确13、由于某种原因使桥架横向偏移，使车轮轮缘与轨道之间产生水平侧向推力，发生摩擦，导致轮缘与轨道侧面磨损的现象称为啃道（啃轨）。
答案：正确14、龙门式起重机的构造包括：门架、起重小车、大车运行机构和电气设备。
答案：正确15、驾驶室内的净空高度应≥1.8米。
答案：错误16、对工作温度高于30℃时，驾驶室应采取降温装置。
答案：错误17、对桥式起重机的超负荷和拖拉重物的操作，不会造成主梁的变形，只会损坏零部件。
答案：错误18、吊钩门式起重机不属于桥门式类型起重机。
答案：错误19、主梁向下弯曲，就是下挠。
答案：正确20、便携式控制器有跟随操纵、不跟随操纵和遥控操纵。
答案：正确21、便携式控制器上应有失压保护开关。
答案：正确22、起重机械出现故障或发生异常情况，使用单位应当停止使用，对其全面检查，清除故障和事故隐患后，方可重新使用。
城市轨道交通轨道结构
混 凝 土 宽 枕 尺 寸
宽轨枕铺设
2）类型 主要有弦76 、筋76 、弦82 、筋82
5.2 混凝土岔枕
1）优点 提高了道岔的稳定性，轨距、水平、方向等几何尺寸容易保持，并消除
了导曲线反超高及道岔爬行等病害，减少维修工作量约1/3。目前，全路铺设 岔枕10000组，对强化道岔的结构，保证行车安全起到了积极要求，还需要对a、b、c的取值 进行如下判断。
3） 计算结果要求
i) a>b>c(首先尽量满足)（有时可能满足不了）。 ii)a宜取５mm整倍数。
2）问题
混凝土岔枕比混凝土枕受力更复杂，在辙叉等特殊部位由于承受冲击力大 ，更容易发生裂纹；岔枕螺栓的固定方式是预埋尼龙套管，螺栓拧在套管中， 在列车振动作用下容易松动，特别是尼龙套管容易积水，使螺栓锈蚀；扣件零 配件型号繁多，通用性差。
在管理工作中，混凝土岔枕的供应是成组发运，以50kg/m钢轨12号单开道 岔为例，每组岔枕共有26种长度、81种规格的有挡肩岔枕92根，当个别岔枕损 坏后，很难配备更换，另外，随着运量的增加，轨型发生变化，而由于不同轨 型的混凝土岔枕不能通用，致使混凝土岔枕大量拆除下道，不能充分发挥混凝 土岔枕使用寿命长的作用。
a L 2c n2
于是有
式中 L——标准轨长，并考虑轨缝8mm； n—— 一节钢轨下轨枕的根数，由每公里铺设的
轨枕数换算过来； a——中间轨枕间距； b——过渡轨枕间距； c——接头轨枕间距。
b L c (n 3)a 2
注意：b应取最终计算值， 假设值b=(a+c)/2不可使用。
波 形 磨 耗 波 长 80～ 600m m :最 长 达 2m ， 多 发 生 在 曲 线 上 ，
起重机械复习总结
第一章：起重机械概论起重机械的用途和特点：起重机械是一种能在一定范围内完成物料升降和转移的机械，起重机属于特种设备，国家对起重机械的生产使用检验检测等环节实行监督。
起重机械的工作过程具有周期循环间歇运动的特点，一个工作循环一般包括上料运送卸料空车复位四个阶段。
起重机的组成：通常可以看作由机械部分金属部分电气控制部分三部分组成。
机械部分主要实现起升运行回转和变幅等动作分别由相应的起升机构运行机构回转机构和变幅机构来实现的。
起重机主要技术参数：一，起重量Q：起重机正常工作允许一次吊起的重物连同吊具质量的总和称为额定起重量简称起重量。
起重量不包括吊钩或吊环的重量，但应包括抓斗电磁铁夹钳盛钢桶之类吊具的重量。
二，起升高度H：起升高度是指地面或轨道顶面至取物装置最高起升位置的铅锤距离，取最低点，三，跨度L和轨距I：桥式类型起重机大车运行轨道中心线之间的水平距离称为跨度L 四，幅度R旋转臂架式起重机处于水平位置时，回转中心线与取物装置中心铅锤线之间的水平距离称为幅度。
五，起重力矩M：起重力矩的臂架类型起重机的主要技术参数之一，它等于额定起重量Q和与其相应的工作幅度R。
即M=QR一般单位用t·m六，机构工作速度：主要有起升速度运行速度变幅速度和回转速度等①额定起升速度：是指起升机构电动机在额定转速条件下或油泵输出额度流量时，取物装置满载的速度。
起升速度与起重机的用途起重量大小和起升高度有关。
②额定运行速度：是指运动机构电动机在额定转速条件下或油泵额度流量时，起重机或小车的速度。
③额定变幅速度：是指变幅机构电动机在额定条件下或油泵额定输出额定流量时，取物装置从最大幅度到最小幅度的平均线速度（单位m/s）也可用最大幅度到最小幅度所需的变幅时间表示（单位S）④额定回转速度：是指回转机构电动机在额定转速条件下或油泵额定输出流量时取物装置满载，并在最小幅度时起重机安全旋转的速度。
起重机的工作级别：包括起重机整机的工作级别和机构的工作级别。
新人教版高一物理必修二课件%3A5.7生活中的圆周运动
2、条件：0 ≤F合＜mω2r
四、离心运动
3、离心运动的应用
离
离
心
心
甩
抛
干
掷
离
离
心
心
脱
分
水
离
四、离心运动
用离心机把 体温计的水 银柱甩回玻 璃泡内
制作棉花糖的原理： 内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白 砂糖，加热使糖熔化成糖汁.内筒高速旋转， 黏稠的糖汁就做离心运动，从内筒壁的小 孔飞散出去，成为丝状到达温度较低的外 筒，并迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像 一团团棉花.
m
v2 R
a FN
FN
mg
m
v2 R
m g
由牛顿第三定律得，汽车通过桥的最高点时对桥的压力比汽车重力
二、拱形桥
用模拟实验验证分析
注意观察指针的偏转大小
二、拱形桥
小结：
最高点
汽车对桥面的压力
超重失重状态
最低点
课堂小结
两类圆周运动问题分 析
水平面内的圆周运 动
竖直面内的圆周运动
受力情况
FN Ff
mg
l
Rg
h
一、铁路的弯道
车轮的构 造
火车车轮有突出的轮 缘
一、铁路的弯道
铁路的弯 ——内外轨道一样
道
高
F
F向心力
m
v2 r
N
.F
G
外轨对轮缘的弹力提供向心 力
问题探 究
靠这种办法得到的 向心力缺点是什么？ 如何解决这一实际 问题？
一、铁路的弯道
问题探 究 请设计一个方案让火车沿轨道安全通过
弯道
设计方案思想简述 画出草图 简单计算说明 可行性分析
高速列车车轮与轨道的接触力分析
高速列车车轮与轨道的接触力分析一、引言高速列车是现代交通运输的重要组成部分之一，其安全性和稳定性对于乘客的出行至关重要。
而车轮与轨道的接触力是决定高速列车在运行过程中的重要参数之一。
本文将对高速列车车轮与轨道的接触力进行分析与探讨。
二、接触力的影响因素1.车轮和轨道的几何形状：车轮和轨道的几何形状直接影响着接触力的大小和方向。
车轮和轨道表面的曲率半径、横向和纵向净空以及轮缘倾斜角度等几何参数都会对接触力产生影响。
2.轮轨之间的材料特性：车轮和轨道的材料特性也会对接触力产生影响。
材料的硬度、弹性模量以及表面的摩擦系数等特性会改变接触力的大小和分布。
3.列车运行速度：高速列车的运行速度对接触力的大小有着显著的影响。
随着列车速度的增加，接触力也会相应增加。
三、接触力的计算方法1.简化模型：接触力的计算可以使用一些简化的模型，例如Hertz 接触理论。
该理论假设车轮和轨道间的接触面是局部的球面接触，通过计算接触面的形状和弹性形变，进而得到接触力的大小。
2.有限元模拟：有限元模拟是一种更加精确和复杂的计算方法。
该方法通过将车轮和轨道抽象成有限元模型，并考虑材料的非线性、接触面的非球面特性等，来计算接触力的分布情况。
四、接触力的影响与优化1.影响因素的优化：通过优化车轮和轨道的几何形状，可以减小接触力的大小和不均匀分布。
例如，通过增加轮缘倾斜角度、改变曲率半径等方式，可以减小接触力的大小。
2.材料的选择与涂层：选择合适的材料和涂层也会对接触力产生影响。
例如，使用更具弹性的材料可以减小接触力的大小，而在轮轨接触面涂覆摩擦系数较低的涂层可以减小摩擦力。
3.轮轨维护与检测：定期对轮轨进行维护和检测也是保证接触力稳定性的重要措施。
通过检测轮轨的几何形状和材料状况，及时发现和修复存在的问题，以确保接触力的稳定性和可靠性。
五、总结高速列车车轮与轨道的接触力是确保列车安全稳定运行的重要参数。
通过合理优化轮轨几何形状、材料的选择与涂层、定期维护和检测等措施，可以减小接触力的大小和不均匀分布，提高列车运行的稳定性和乘客的安全感。
车轮与轨道接触分析及接触参数的影响
１ ． 施加 轴压 ２ ．对称边界条件 ３ ．约束所有 自由度 ４ ．约束 向位移 ５ ．约束 面内 自由度
图 ２ 边 界条 件
２ 网格 划 分
实体 模 型采 用 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ １ ８ ５单 元 ，接 触 方 式 采 用 Ａ ｎ ｓ ｙ ｓ 面一 面 接触 方 式 ， 目标 面 选 用 Ｔ ａ ｒ ｇ ｅ ｔ １ ７ ０单 元 ，接触 面选 择 Ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｃ ｔ １ ７ ４单 元 ，接 触 算 法 采 用
０ ． Ｏ１
１ ０ ８ ０
１ １ ２ ０
２ Ｏ ０ ０
２ ４５ ０
０ ． １ ６ ５×１ ０一
０． １ ７×１ ０－ ５
２ ４
１ ０１
０． ０ ０１
图 ３ 网格 划 分
３ ０ ０ ０
３ 接 触 分 析 结 果及 各 参 数 对 比
３ ． １ 接触 刚度 的 影 响
对 接触 结 果 影 响 比较 大 的参 数 归 纳 起 来 有 以 下几 个方 面 ：接 触 面 的接 触 刚度 、接 触 最 大穿 透容 差 、 接触 体 的 几 何 尺 寸 。本 文 重 点 讨 论 这 些 参 数 对 结
果 的影 响 。
１ ． ２ 边界 条 件
轮 子 以 半 径
进行研 究探讨 ，最后对赫兹解 和有 限元解做 了对 比，得 出的结论对此类 问题设 计具有指导作用 。
关键词 ：车轮轨道 ；接触分析 ；参 数影 响 中图分类号 ：Ｔ Ｐ ３ ９ ；Ｔ Ｈ １ １ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ １— ０ ７ ８ ５（ ２ ０ １ ３ ）０ ３— ０ ０ ４ ９— ０ ４
【轨道交通讲义】第五章 轨道力学分析
170
2×2.15
7.27
2×2.15
图5－1 中—活载图式(距离以m计)
图5－2 ZK标准活载图式
5.2.2 轨道的横向水平荷载
• 车轮通过轮轨接触面沿水平方向垂直作用于钢 轨轴线的力称为轨道的横向水平荷载，包括:
• 机车车辆转向架通过曲线所产生的导向力； • 机车车辆通过曲线所产生的未被平衡离心力； • 基于机车车辆振动惯性力所产生的横向力； • 通过道岔、伸缩接头等特殊地段所产生的机车
ymax
Pk 2u
M max
P 4k
Rmax
Pka 2
(5-20)
• 由(5-20)及(5-8)式可知，随着钢轨刚度EJ增大，k
值减小，最大的枕上压力随之降低，即较重型的
钢轨可减小最大枕上压力及钢轨下沉，从而保持
轨道的平顺性。同时也可发现，随着基础刚度的
增大，最大枕上压力增大，传至道床的压力增大，
不利于道床的稳定。
车辆横向冲击力。
5.2.3 轨道的纵向水平荷载
• 作用于钢轨延长方向的力称为轨道的纵向水平 荷载，包括：
• 由于钢轨温度变化所产生的力； • 机车车辆运行以及制动所产生的反力； • 机车车辆通过坡道，其轮重沿钢轨延长方向所
产生的分力； • 机车车辆通过曲线，伴随轮对旋转所产生滑动
名师教学设计《生活中的圆周运动》示范教学教案
新课教学
观看视频----汽车转弯、火车转弯
问题1、汽车要弯道上转弯时，受哪几个力的作用？向心力是由谁提供？
问题3、要想汽车在水平弯道上能够安全转弯，必须满足的条件是什么？
问题4、在高速转弯时都有限速，同学们能不能给出一些增大汽车转弯安全性的建议？
受力分析：
讨论：如果火车通过弯道时超过规定速度，为什么会发生翻车事故？
采用情境教学，提出问题层层深入，让学生自己找到汽车在转弯时的向心力，并能用公式进行进一步的分析。
以上教学之后，学生对具体事例根据该分析方法分组自行分析
六、教学评价设计
七、板书设计
5.7生活中的圆周运动
1.汽车转弯
2.火车转弯
3、能理解运用匀速圆周运动规律分析和处理生活中的具体实例。
三、教学重难点
重点：如何正确认识向心力的来源
难点：分析受力情况，找到向心力；用牛顿第二定律建立方程
四、学习者特征分析
本节中学生能通过前面学过的力的合成与分解理解向心力，但是对具体事例中受力分析比较困难，能够找到向心力也是难点。在分析受力时，依然从学生熟悉的重力、弹力、摩擦力进行突破。
五、教学过程
教师活动
预设学生活动
设计意图
创设情境：播放小视频（摩托飞车、冰上舞蹈、火车转弯、洗车过拱桥）
提出问题：
1、以上是什么运动？
2、物体为什么做圆周运动？3、圆周运动向心力的特点？
学生回答：
向心力的来源：是一种力或是几种力的合力（效果力）
向心力的方向：总是沿着半径指向圆心（变力）
向心力是大小：
问题5、实际中的铁路弯道是如何设计的？为什么要这样设计？
学生可能回答：
车轮与轨道课件
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§1 车 轮
2）车轮装在转轴或转心轴上 装在转轴上成为主动轮，装在转心轴上则成为从动轮。
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§1 车 轮
3、 车轮的大小 主要根据轮压大小来确定，轮压增加直径变大，但若过大，则
设备费用增大，同时车轮转速变低使传动机构复杂。 因此，当车轮直径不能增大时，常用增加车轮数量来使每个车
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§3 车轮与轨道的选择计算
一、车轮的计算载荷
据经验，车轮在使用中，多为疲劳破坏。应按赫兹公式计算
车轮与轨道的接触疲劳强度。
车轮踏面疲劳计算载荷按下式计算：
Pc
2Pmax Pmin 3
P m a x _ _ 设备正常工作时的最大轮压（N）
P m i n _ _ 设备正常工作时的最小轮压（N）
此时，轨道的曲率半
径为∞，车轮半径r=D/2,
根据赫兹公式导出的局部
挤压应力为：
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§3 车轮与轨道的选择计算
p c k1D lC 1C 2 k 1 _ _ 与材料有关的许用线接触应力系数（N/mm2），查表5-2 D _ _ 车轮直径
l _ _ 车轮与轨道有效长度（mm） C 1 _ _ 转速系数，按表5-3选取 C 2 _ _ 工作级别系数，按表5-4选取
轮的轮压降低。为使各轮压均布，在车轮数目超过四个时，须采用 铰接均衡架装置。
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§1 车 轮
4、 车轮的材料 应根据驱动方式、运行速度和起重机工作级别等因素
确定。 对机械驱动而速度大于30m/min，中级与中级以上工
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k1 __ 与材料有关的许用线接触应力常数 N / mm2 ，表 5-2 l ___ 车轮与轨道有效接触长度 C1—— 转速系数，表 5-3 C2 ——工作级别系数，表 5-4
2.车轮与轨道的为点接触:
R2 pc k2 3 C1C2 m
k2 __ 与材料有关的许用点接触应力常数 N / mm2 R ___曲率半径（车轮与轨道曲率半径较大者） m ___由轨道顶的曲率半径与车轮曲率半径之比 r 所确定的系数。 R
第五章
车轮与轨道
§1
车 轮
分 类: 按轮缘形式： A 双轮缘 B 单轮缘 C 无轮缘 轮缘的作用是导向和防 止脱轨。 通常，大车车轮多采用 双轮缘，小车车轮多采 用单轮缘，安装时，把 轮缘安置在轨道外侧。
车轮踏面： 1.圆柱型 2.圆锥型 3.鼓 型 大多数起重机采用前两种。对于桥式起重机，集中 驱动的大车主动车轮踏面为圆锥型，从动轮采用圆柱 型的；单独驱动的大车主、从动轮都采用圆柱型的踏 面。所有小车车轮都采用圆柱型的踏面。
铸铁车轮 HB 180—240 不低于ZG55的铸铁 HB 320—350
§2轨Βιβλιοθήκη 道轨道用来承受起重机车轮传来的集中压力，并引导 车轮运行，所有起重机用的轨道都采用标准或特殊的 轧制型钢或钢轨。 小型轨道---P型铁路钢轨（或方钢） 大型轨道---P或U型起重机专用钢轨
§3
车轮与轨道的选择计算
车轮多为疲劳破坏，按赫兹公式计算车轮与轨道的接触 疲劳强度 车轮的计算载荷按下式计算：
车轮轴和轴承的计算：（略）
2 Pmax Pmin Pc 3 Pmax : 设备正常工作时的最大轮压（N) Pmin : 设备正常工作时的最小轮压(N) 在计算Pmax、Pmin时，所有载荷系数均取为1
车轮踏面疲劳接触应力的计算 车轮踏面接触应力与车轮直径有关，可根据计算的最 大轮压、运行机构的工作级别等因素从标准规范中选 定车轮直径和轨道型号，然后依不同的接触情况验算 接触强度。 1、车轮与轨道为线接触： 此时，r=D/2， 轨道曲率半径=∞ 验算公式为： p k DlC C
车轮组 ： 1.车轮装 在固定 的心轴 上。 用定轴件 把车轮固 定在机架上， 车轮在轴上 可以自由转 动。
2.车轮装在转轴或转心轴上。
参 数
1.直径和数量：车轮大小主要根据轮压决定，P D 当D不能再增大时，应增加数量来使每个车轮的轮压降低。
2.车轮材料： V小于30m/min V大于30m/min