心轨尖轨转换不足位移控制研究报告.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,尖轨及心轨,不足位移控制研究报告,一、分析模型和评价方法,二、18号道岔尖轨不足位移分析 及控制,三、18号道岔心轨（单肢）不足位移分析,四、,42号道岔,不足位移分析,五、62,号道岔,不足位移分析,目录,一、分析模型和评价方法,1.尖轨分析模型,2.心轨分析模型（单肢）,3.心轨分析模型（双肢）,4.不足位移评价方法,一、1.尖轨分析模型,*长度与牵引点数量有差别,建立尖轨模型中的基本假定,（3）考虑尖轨下面滑床台的摩擦力。摩擦力视为作用于滑床台上的集中力，其作用方向总是与尖轨的运动方向相反，其大小与该滑床台支承的钢轨重量成正比，不随道岔尖轨位移大小而改变。,（4）用非线性弹簧来模拟基本轨和尖轨尖端的密贴接触以及顶铁和尖轨的接触状态。接触时弹性系数为基本轨的横向刚度和顶铁的横向刚度。不存在顶铁和不密贴尖轨部分的非线性弹簧参数置零，在有位移的情况下没有反作用的阻力作用。,建立尖轨模型中的基本假定,（5）考虑尖轨由贴靠至斥离时，钢轨中将储存弯曲变形能，当尖轨由斥离至贴靠时，弯曲变形能逐渐释放，转化为反弹力，作用于钢轨各节点之上。,（6）计算不足位移时，先在无阻尼状态下由贴靠扳动至斥离状态，然后在有阻尼作用下由斥离状态扳动至贴靠状态，道岔尖轨扳动后的位置与扳动前的位置相比较，不能够完全的重合，两位置之间的间隙为尖轨的不足位移。,一、,2.心轨分析模型（单支）,*,长度与牵引点数量有差别,建立心轨（单支）模型的基本假定,（3）考虑心轨与翼轨间的密贴力，以及顶铁的顶铁力。当心轨由斥离状态扳动至密贴状态时，翼轨的轨头、各顶铁将阻止心轨的进一步扳动，产生密贴力和顶铁力。假定顶铁及轨头密贴区域为刚度较大的横向弹簧，当发生接触时，该弹簧即产生顶铁力和密贴力。,（4）考虑可动心轨中间隔铁的作用力。将间隔铁视为刚度较大的横向弹簧，联结于长短可动心轨间、心轨与翼轨末端。,建立心轨（单支）模型的基本假定,（5）模型中假定为约束长心轨跟端所有横向自由度；长短心轨间连接，尖端是用螺栓，后部是用间隔铁。本模型中假定为两心轨固定联结；短心轨跟端与后部钢轨联结分别讨论以下三种情况：完全自由、约束单一点Y方向位移、约束多点Y方向位移。,(6)心轨的不足位移即是心轨在实际工作状态与理想无摩擦力状态钢轨各个部位的位移差，在本计算中，将心轨在无摩擦力情况下，扳动到工作状态，然后将其在有摩擦力作用下反向扳回，心轨各个部位位移与理想位移的差值即是心轨不足位移。,双支弹性可弯心轨模型的基本假定和单支弹性可弯相似，除在结构和约束条件上，双支都采用和长心轨一样的约束条件。,二、,18号,道岔,尖轨不足位移分析及控制,1,牵引,点布置的影响,2 牵引点动程的影响,3,不足位移控制方案,*,滚轮,式滑床台,*凸型滑床台,*复位弹簧,二、1,牵引点布置的影响,1）设置3个牵引点,固定第一个牵引点和动程（160mm），改变第二和第三个牵引点位置,牵引点位置改变后的动程取方案一无阻尼时各点的扳动位移,相应动程改变时需要考虑最小轮缘槽的要求。,滑动摩擦系数取0.25。,一、二牵引点间距4800mm时（P6，图10）,综合上述结果牵引点间距取4800mm、5400mm为最好,。,2）设置4个牵引点（P7表7）,牵引点间距4800mm、4800mm。前三个牵引点牵引点动程160mm、115mm、70mm。,三、四,牵引点,间距,第四牵,引点动程,一点扳,动力P1,（N）,二点扳,动力P2,（N）,三点扳,动力P3,（N）,四点扳,动力P4,（N）,牵引点,最大不,足位移,（mm）,跟端最,大不足,位移,（mm）,最小轮,缘槽,(mm),3600,32,705.37,467.21,1449.7,1564.7,0.19,0.1808,68.34,4200,26,706.85,686.78,1281.3,2297.5,0.19,0.0547,68.12,4800,22,720.65,545.81,1233.7,2412.8,0.18,0.0303,67.05,设置四个牵引点的均能够消除尖轨跟端不足位移（P7图11）,第三、四个牵引点间距越大，扳动力增大，但都在可接受的范围。,二、,2 牵引点动程的影响,牵引点动程对不足位移影响不大，但对扳动力的影响较大，有优化的必要。,二、,3,不足位移控制方案,*思路：减小摩擦力（减小摩擦系数或正压力）,*方案:,1.滚轮（成熟技术，滚动摩擦）,2.凸型滑床台（作用与滚轮相似，滑动摩擦）,3.复位弹簧,4.电磁力：减小正压力,表16 滚轮的设置距尖轨尖端位置 (mm),方案编号,第一滚轮位置,第二滚轮位置,第三滚轮位置,一,1940,5565,10965,二,1940,5565,12140,三,1940,5565,13340,最优方案：第一方案,滚轮支撑力(N)：1844.2；2201.1；4748.9,尖轨抬高后的竖向位移：,方案四：设置4个滚轮,滚轮位置：,1340；5565；9740；12740,滚轮支承力：,1482.4；2794.8；1374.0；4307.8（N）,尖轨抬高后的竖向位移,设置凸型滑床台,凸型滑床台设计示意图,设置凸型滑床台,三个牵引点时凸型,滑床,台的布置,凸型台编号,凸型台位置,（N）,支撑力,（N）,摩擦力,（N）,一,765,1286.8,321.7,二,5565,2880.0,720.0,三,10965,4589.5,1147.375,设置凸型滑床台,不足位移,设置凸型滑床台,四个牵引点时的凸型台的布置,凸型滑床台,位置,支撑力,滚动摩擦力,滑动摩擦力,一,765,1240.6,62.03,310.15,二,5565,3140.4,157.02,785.1,三,10365,2812.6,140.63,703.15,四,15165,4215.5,210.775,1053.875,设置凸型滑床台,不足位移,设置凸型滑床台,凸型滑床台对扳动力的影响,方案,第一牵引点扳动力,第二牵引点扳动力,第三牵引点扳动力,第四牵引点扳动力,总扳动力,不设凸型滑床台,313.18,466.42,1505.7,2020.8,4306.1,设凸型滑床台,457.45,653.12,1602.9,2477.7,5191.17,设置凸型滑床台,结论,*设置凸型滑床台时候尖轨的密贴状态良好，不足位移也明显的减小,*设置凸型滑床台会导致尖轨扳动力明显增大，但在可接受范围内,*设置凸型滑床台解决钢轨不足位移是可行方案之一。,设置复位弹簧,三个牵引点，间距4800mm、5400mm。牵引点动程160mm、115 mm、65 mm，,复位弹簧设在最大不足位移处，距尖轨尖端14540mm处为最大不足位移处,复位弹簧刚度不能太大，要保证最小轮缘槽的宽度。,在计算中无预压力、弹簧刚度分别为30N/mm和40N/mm的两种情况和预加压力1000N、刚度40N/mm的一种，共三种工况。,复位弹簧对扳开后线形影响,复位弹簧,复位弹簧对不足位移影响,复位弹簧对扳动力的影响,刚度,第一牵引点扳动力,第二牵引点扳动力,第三牵引点扳动力,总扳动力,最小轮缘槽（mm）,0 N/mm,712.37,294.06,2831.6,3838.03,71.3,30N/mm,825.98,197.05,3081.5,4104.53,69.8,40 N/mm,824.90,198.76,3346.0,4369.66,69.2,40 N/mm、预压1000N,861.61,27.152,3931.4,4820.162,67.6,结论,设置复位弹簧最不足位移会大幅度减小,复位弹簧使该处动程减小，引起轮缘槽宽度减小，因此，要合理选择弹簧刚度,综合比较，设置复位弹簧也是控制不足位移可行的方案之一。,4.电磁力：减小正压力,用电磁给尖轨或心轨一个上浮力，减小轨与滑床台间的正压力,上浮力50公斤的装置三维最大尺寸约100mm,有安置空间,间距：5至6跨,电源？,成本：数百元/个,四、18号道岔心轨不足位移分析,u=0.25心轨不同牵引点间距下的不足位移,计算时未考虑顶铁作用；准确控制安装位置很重要,牵引点间距与牵引力及不足位移关系,牵引点间距,第一点牵引力,第二点牵引力,最大不足位移,4800mm,-1025.3,5899.4,0.22,4200mm,-421.33,3880.6,0.52,3600mm,-406,2847,0.746,减小不足位移：,1.滚轮（空间不足）,2.凸型滑床台（空间可能不足）,3.复位弹簧（后端有空间）,4.电磁力提升：可探讨,五、42号道岔不足位移分析,尖轨设置六个牵引点：,牵引点间距为5400mm、5400mm、6000mm、6000mm、9000mm。,六个牵引点的动程按线性变化，分别为：160mm、138mm、117mm、93mm、69mm、32mm。,最小轮缘槽67.75mm。,不同摩擦系数下的尖轨不足位移,滚轮情况下的间距竖向位移,滚轮抬高为3mm。分别在每个牵引点后的第一个滑床扳位置。五、六牵引点的间距较大，需要在其间滚轮，位置在距尖端27745mm处。,可考虑第6牵引点（动程32mm）后再设一个滚轮,在距尖轨尖端28945mm和34945mm的滑床台处分别设置第六、七滚轮，不足位移如下图。（好的方案）,设置七个牵引点,牵引点间距：5400、5400、5400、6000、6000、6000mm。,动程按线性变化：160mm、138mm、117mm、95mm、71mm、47mm、23mm,最小轮缘槽67.75mm,牵引力(摩擦系数0.25）：,876.78；606.25；772.12；793.99；1069.9；903.42；1924.9(N),结论：不足位移满足要求。其它措施也可用,尖轨不足位移,42号道岔心轨,3个牵引点。第一点动程50mm,第二、三点动程按线性插值d1=50mm，d2=36mm,d3=19mm,牵引点距:dx1=4800mm,dx2=6000mm,牵引点距:dx1=5400mm,dx2=6000mm；动程d1=50mm，d2=35mm,d3=18mm,动程改变能改变牵引力，对不足位移影响不大。,六、62号道岔不足位移分析,62号可动心轨单开道岔尖轨尖端距固定位置51745mm，全长54445mm。,8个牵引点间距：6000mm、6000mm、6000mm、6000mm、6000mm、7200mm、7200mm，,动程按线性变化：160mm、141mm、123mm、104mm、85mm、66mm、44.22mm。,最小轮缘槽65mm，建议牵引点的动程增大。,尖轨不足位移,分别在牵引点后的第一个滑床扳位置设置滚轮，抬高为3mm。除跟端有两个滑床扳与尖轨底面有接触以外，其余的均抬起,牵引力128；278；339；214；262.；370；168；891；2654N,不足位移：,62号道岔心轨,心轨计算长度28.975m，设置间隔铁数31个，间距0.6米，末端扣件采用线性弹簧约束，顶铁和密贴力采用非线性弹簧模拟。各牵引点同步解锁按比例同步匀速运动并同时到位。,牵引点动程按第一点动程50mm,第二、三、四点动程按直线插值：动程d1=50mm，d2=35mm,d3=24mm,d4=12mm。,牵引点距:dx1=6000mm，dx2=6000mm，dx3=6000mm,不同摩擦系数情况下的扳动力和不足位移,摩擦系数u,P1,P2,P3,P4,最大不足位移(mm),0.00,211.16,-800.32,1815.1,-1548.9,4375.48,0.016,0.10,624.74,130,2585.7,-532.62,3873.06,0.217,0.15,805.51,597.21,2970.2,-24.055,4396.975,0.339,0.20,1003.6,1063.1,3355.2,484.24,5906.14,0.451,0.25,1201.7,1528.9,3740.3,992.54,7463.44,0.563,减小不足位移：,1.滚轮（空间不足）,2.凸型滑床台（空间可能不足）,3.复位弹簧（后端有空间）,4.电磁力提升：可探讨,