Original title: Výpočtové modelování dynamických projevů v kontaktu kola a kolejnice s obecnou geometrií kontaktních povrchů
Translated title: Numerical Simulations of Dynamic Loads in Wheel-Rail Contact with Shape Irregularities
Authors: Jandora, Radek ; Malenovský, Eduard (referee) ; Schmidová, Eva (referee) ; Janíček, Přemysl (advisor)
Document type: Doctoral theses
Year: 2012
Language: cze
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [cze] [eng]
Při provozu kolejových vozidel vznikají na kolech a kolejnicích v důsledku opotřebení nerovnosti. Tyto nerovnosti pak ovlivňují silové působení v kontaktu kola a kolejnice a způsobují jejich další poškozování, způsobují hluk a vibrace a zvyšují riziko vykolejení. Pro studium chování v kontaktu kol a kolejnic byl vytvořen model, který simuluje pohyb zjednodušeného kolejového vozidla po trati a detailně studuje projevy na kontaktních plochách, přičemž uvažuje obecný tvar povrchů v kontaktu. K vyhodnocení kontaktních sil a dalších projevů je v modelu možné použít několika algoritmů, pro provedené studie byl použit algoritmus CONTACT založený na metodě hraničních prvků. Studie provedené v této práci byly čtyři: jízda vozidla s ploškou na kole nebo se zvlněním po obvodu kola, jízda vozidla po zvlněné kolejnici a průjezd obloukem. První tři zkoumaly chování při existujících nerovnostech, čtvrtá hledala příčinu nerovností, které vznikají v provozu. Výsledky studií s poškozenými povrchy v kontaktu ukázaly, že nejhorším typem nerovností je jakékoli zploštění, protože přináší ztráty kontaktu a následné rázové zatížení. Studie průjezdu obloukem naznačila, že příčinou opotřebení v oblouku, a to zejména oblouku s malým poloměrem, je kmitání vybuzené kvůli nerovnoměrné délce trajektorie vnitřní a vnější kolejnice. During life of railway vehicles, shape irregularities develop on wheels and rails because of wear. The shape irregularities then affect forces in wheel-rail contact and cause further damage of contact surfaces, vibrations and noise and increase risk of derailment. A numerical simulation of railway vehicle motion with more details on contact surfaces geometry was created to investigate dynamic contact loads in wheel-rail contact. A variety of methods can be used to evaluate forces in rolling contact, the method chosen for this study was algorithm CONTACT based on boundary element method. Four studies are presented in this papers: contact loads from a wheel with a flat and with a wavy tread pattern, loads on wavy rail and load in a curve. The first three studies investigated effects of existing wear patterns, the last one looked for cause of common wear pattern developing on rails. Results of the studies with worn components used showed that the worst kind of shape irregularities is a flat present on wheel. This type of shape cause loss of contact and following impacts. The study of ride in curve showed that cause of high wear in curves, especially those with small radii, is caused by vibration of wheelset. This vibration is then caused by different length of inner and outer rail and wheels travelling along a different path.
Keywords: Contact mechanics; Dynamics; Friction; Kinematics; Rolling contact; Wheel-rail contact; Dynamika; Kinematika; Kontakt kolo-kolejnice; Mechanika kontaktu; Tření; Valivý kontakt

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/17619

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-560445


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Doctoral theses