بررسي عددي پارامتر ناهمواري سطح (اسپريتي) در سايش چرخ و ريل قطارهاي پرسرعت

كارشناسي ارشد

مسأله تما س چر خ و ري ل همواره يكي از مشكلات موجود در صنعت ريلي بوده است، زيرا تما س در موارد مختلفي مانند راحتي مسافر، ديناميك وسيله نقليه، خروج از خط و ... نقش بسيار مهم و غير قابل انكاري دارد. از اين رو، همواره كارشناسان اين صنعت سعي در شبي هسازي مسأله تماس چرخ و ريل به رو شهاي مختلف داشت هان د تا بتوانند از آن طريق سايش چرخ و ريل را به نحو مطلوبي كنترل كنند. بنابراي ن در اين پايا ننامه، يك مد ل تماسي سه بعدي با رفتار الاستيك-پلاستيك غير خطي كه ناهموار يهاي سطح)اسپريتي( د ر نقا ط تما س بي ن چرخ و ريل قطارهاي پرسرعت خطوط ريلي ژاپن )شينكانسن( را شبي هسازي م يكند، ارائه ش ده است. د ر تما س غلتشي جسمي كه در امتداد سطح در حا ل حركت است ، مناطقي بدو ن حرك ت نسب ي سطو ح )مناطق چسبند ه( و مناطقي كه لغز ش نسبي در آنها رخ م يده د )مناطق لغز ش(، وجو د دارد. از طرف ديگر، قانون اصطكا ك لغزش ي اساساً حداكثر نيرو ي مماسي قابل انتقال ر ا تعيين م يكند. بنابراين در اين پژوهش تنها وضعيت سايش لغزشي ر ا بررسي م يكن د. علاو ه بر اين ، از آنجا كه در اي ن پژوه ش سايش خستگي در نظر گرفته نشد ه است، بررس ي فق ط رو ي مكانيسم ساينده متمركز شده است . هدف اصل ي اي ن تحقيق ايجاد مد ل المان محدود با قابلي ت شبي هسازي مناسب سايش لغزشي در خطوط ريلي سرعت بالا بود. اين مدل شامل الگوريت مهاي انعطا فپذيري و شكس ت ديناميكي جانسون -كوك، معادله اصطكا ك كلومب و كوپلينك حرارت ي-مكانيكي م يباشد كه پديده سايش را ب ا فرض ي ك رون د آدياباتيك، جايي كه درجه حرارت به دليل تغيير شكل پلاستيك افزايش م ييابد، شبيهسازي م يكند. اين مدل م يتوان د فشار تماسي محلي، انعطاف پذيري، دما ي موضعي ، تن ش مما س موضعي، ضري ب اصطكاك موضع ي و ضريب چسبندگي را پي شبيني كن د. تأثير توپوگرافي سطح، شرايط تماسي و سرعت بر ضري ب چسبندگي و دماي تما س در اين مدل در نظر گرفته م يشود. پس از تغيير پارامترهايي همچون سرعت اوليه چرخ و وضعيت تماسي بين چرخ و ريل، خروجي هايي مانند كانتورهاي تنش در سطح تماس چرخ و ريل، الگوهاي سايشي سطح چرخ و ريل، دماي بيشينه ريل، ميزان سايش چرخ و ضريب چسبندگي بين چرخ و ريل مورد بررسي قرار خواهد گرفت . از مهمترين نتايج حاصل م يتوان به كاهش چسبندگ ي با افزايش سرعت قطار و تح ت آلودگ يهاي سطحي )سطح مرطوب( اشاره كرد .

196192

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي ماشينها ي ريلي

دكتر پريسا حسيني تهراني