轮对轮缘磨耗的光电图像检测方法

提出用光电图像方法非接触检测车辆轮对的轮缘磨耗。用高精度激光位移传感器实现轮缘内侧面的定位,用激光线光源和高分辨率CCD探测器获取轮缘轮廓,通过与光源波长相匹配的窄带滤波片减少背景光干扰,再结合数字图像处理技术获得轮缘厚度、轮缘高度、垂直磨耗等轮缘磨耗参数。现场使用表明,该方法重复性较好,测量精度和稳定性可满足车辆段修现场的自动检测要求。     

曲线线路重载机车轮缘裂纹损伤及影响因素研究

针对我国某型大功率重载机车在高原多曲线线路上运行时频繁出现轮缘裂纹的问题,采用理论分析、数值模拟与现场试验相结合的方法对机车轮缘裂纹损伤进行研究。首先,基于多体动力学和安定理论,建立了该型大功率重载机车车辆动力学模型及轮缘裂纹损伤预测模型：其次,通过现场测试数据与数值仿真结果对比,验证了模型的正确性;最后,根据该型重载机车运行线路特点,分析了曲线半径、曲线超高、曲线坡度等线路参数及轮缘润滑对重载机车轮缘裂纹损伤的影响规律。研究结果表明,连续小半径曲线是该型重载机车轮缘裂纹产生的主要原因,此外轮缘润滑对机车轮缘裂纹损伤有显著影响,可通过合理的线路参数设置及轮缘润滑来降低机车轮轨动态相互作用,进而减少重载机车轮缘裂纹的发生。     

轮缘密封整周模型流动与封严特性数值研究

本文通过求解SST湍流模型以及三维Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes (URANS)方程,研究了单级轴流透平轮缘密封整周模型的流动与封严特性。分析了不同冷气流量下的封严效率与压力波动的变化,并通过与仅保留静叶和仅保留动叶的简化模型比较,分析了动静叶对主流与盘腔内压力波动的影响。结果表明:盘腔内部封严效率存在周向波动但无明显周期性规律,主流与盘腔内的压力周向波动受动静叶的影响,存在明显的周期性规律,静叶下游压力波动周期数等于静叶数,动叶上游与盘腔内部压力波动周期数等于动叶数。     

基于附加示踪变量法的涡轮轮缘密封非定常封严特性研究

采用基于附加示踪变量法和数值求解三维Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes(URANs)和k-ω-SST紊流模型研究了涡轮轮缘密封的非定常燃气入侵和封严效率。通过与模型实验的轮缘密封封严效率的比较,表明非定常时均结果与实验数据吻合良好,同时验证了基于附加示踪变量法的非定常数值方法模拟轮缘密封封严特性的有效性。分析了轴向和双重轴向轮缘密封的非定常封严特性。研究结果表明:静叶尾迹和动叶前缘附近的压力势场的非定常干涉效应以及盘腔中非定常的压力分布会强化主流燃气入侵。与非定常计算时均结果相比,定常计算会低估轮缘密封的燃气入侵量以及燃气入侵对盘腔流场的影响。双重轴向轮缘密封相比于简单轴向轮缘密封可以显著提高涡轮盘腔的封严效率。     

圆滚线运动的等时性

当一圆轮沿一直线作纯滚动时,轮缘上任一点在空间的运动轨迹就是圆滚线,或称旋轮线.在经典力学中这是一条非常有趣又非常有用的曲线.借助于它来讨论圆轮沿直线作纯滚动时轮缘上任一点的速度和加速度就不需要考虑两个运动的迭加.有趣的是质点沿圆滚线运动具有等时性,惠更斯并据此做成了理想摆.所以圆滚线又称为最落每项线或摆线.     

NUMERICAL SIMULATION OF TWO-POINT CONTACT BETWEEN WHEEL AND RAIL

The elastic-plastic contact problem with rolling friction of wheel-rail is solved using the FE parametric quadratic programming method. Thus, the complex elastic-plastic contact problem can be calculated with high accuracy and efficiency, while the Hertz＇s hypothesis and the elastic semi-space assumption are avoided. Based on the ‘one-point＇ contact calculation of wheel-rail, the computational model of ‘two-point＇ contact are established and calculated when the wheel flange is close to the rail. In the case of ‘two-point＇ contact, the changing laws of wheelrail contact are introduced and contact forces in various load cases are carefully analyzed. The main reason of wheel flange wear and rail side wear is found. Lubrication computational model of the wheel flange is constructed. Comparing with the result without lubrication, the contact force between wheel flange and rail decreases, which is beneficial for reducing the wear of wheel-rail.     

BL-1型轮轨润滑成膜膏的研制及其综合性能考察

BL-1型轮轨润滑成膜膏是中国科学院兰州化学物理研究所为火车车轮轮缘与钢轨侧面研制的一种专用粘稠膏状润滑剂,系由润滑油脂、固体润滑剂、金属氧化物、稀土氟化物和增粘剂等配制而成,具有极高的承载能力、低的摩擦系数及良好的抗磨和抗冲击性能。其在半径约为300m的曲线钢轨上使用半年的结果表明,钢轨的平均磨损量是0.5mm,仅为机械油润滑时的1/4,材料消耗费仅为机械油的1/7,因而是一种实用价值很高的轮轨润滑剂。BL-1型轮轨润滑成膜膏的润滑效果比机械油的高两倍,可以明显地降低磨损,延长火车车轮和铁路钢轨的使用寿命,提高机车牵引动力的有效利用率。     

离心压气机下游边界简化替代方法研究

本文研究的压气机轮缘壁面静压在小流量工况下出现了一个非常有趣的现象,在周向形成了高/低交错分布的四个静压条带,被称为静压周向双峰分布形式.为了方便研究静压周向双峰分布的形成机制,提出了一种下游边界的简化替代方法.将复杂的下游边界简化为高静压区域和具有周向压力梯度的区域,去掉蜗壳和出口管道,直接将简化边界条件施加在扩压器...     

动车组车轮轮缘塑性变形白层组织分析

本文作者对动车组ER8C车轮轮缘白层的微观组织进行了观察,重点对由于剧烈塑性变形而形成的白层进行了分析和探讨.在光镜下可以观察到白层厚为3~18μm,分布不连续.在扫描电镜下,塑性变形白层主要有两种类型:一种为经塑性变形作用而细化的组织和经动态再结晶作用得到的铁素体纳米晶,后者具有纳米量级的铁素体晶粒.白层内的碳化物数量与塑性变形程度及运行过程中的温升有关,越接近表层未溶碳化物越少、晶粒越小.白层形成机制主要分为两种:一种为反复塑性变形作用的机制,导致铁素体破碎细化同时伴随碳化物碎化溶解;另一种为变形与一定温升综合作用的机制,表层发生动态再结晶而形成超细晶粒组织并伴随碳化物溶解,后者在超细晶粒形成中起主导作用.     

整级透平中转静轮缘封严问题研究PartⅠ:封严与入侵

本文通过构建由一级动静叶组成的外流影响下的轮缘密封问题的实验和数值模型,针对燃气轮机透平转静轮盘间隙的封严与入侵问题开展了研究。其中第一部分主要关注燃气入侵的主要影响因素,入侵气体在腔室内部的分布规律和最小封严流量。结果表明:静叶尾缘的压力分布是造成燃气入侵的主要原因,即在主流的压力大于密封腔室内压力的区域会出现燃气侵入腔室,造成局部温度过高;主流压力小于腔室内部的压力区域,密封气体能够较好的封严转静间隙。入侵气体和封严气体的掺混主要发生在腔内高半径处并在高速旋转的动盘引发的夹带作用下深入腔室内部低半径处。因此在轮缘密封的结构设计中需要全面的考虑这些因素的影响。