JM3不同廓形车轮踏面损伤多角度预测

doi:10.3901/JME.2025.10.359

机械工程学报 ›› 2025, Vol. 61 ›› Issue (10): 359-366.doi: 10.3901/JME.2025.10.359

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JM₃不同廓形车轮踏面损伤多角度预测

周素霞^1,2, 雷振宇^1,2, 邵京^1,2, 李光^1,2, 孙宇铎³

1. 北京建筑大学机电与车辆工程学院北京 100044;
2. 北京建筑大学城市轨道交通车辆服役性能保障北京市重点实验室北京 100044;
3. 中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学研究所北京 100081

收稿日期:2024-05-04 修回日期:2024-10-07 出版日期:2025-05-20 发布日期:2025-07-12
作者简介:周素霞，女，1971年出生，博士，教授，硕士研究生导师。主要研究方向为结构的疲劳与断裂、金属材料的微观损伤、车辆动力学。E-mail：sxzhou1971@163.com;雷振宇(通信作者)，男，1997年出生。主要研究方向为车辆动力学和轮轨关系。E-mail：601840909@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金(51875032)和西城区拔尖创新团队资助项目。

Multi-dimensional Prediction of Wheel Tread Damage with Different Profiles of JM₃

ZHOU Suxia^1,2, LEI Zhenyu^1,2, SHAO Jing^1,2, LI Guang^1,2, SUN Yuduo³

1. School of Mechanical-electronic and Vehicle Engineering, Beijing University of Civil Engineering and Architecture, Beijing 100044;
2. Beijing Key Laboratory of Performance Guarantee on Urben Rail Transit Vehicles, Beijing University of Civil Engineering and Architecture, Beijing 100044;
3. Metal & Chemistry Research Institude, China Academy of Railway Sciences Corporation Limited, Beijing 100081

Received:2024-05-04 Revised:2024-10-07 Online:2025-05-20 Published:2025-07-12

摘要/Abstract

摘要： 针对我国大功率型重载机车在服役过程中发生的车轮踏面损伤问题，结合安定理论和损伤函数预测方法，从动力学角度展开分析，运用SIMPACK多体动力学仿真软件建立大功率型六轴机车模型。以国家铁路局规定的JM₃标准踏面廓形及其不同型号薄轮缘踏面廓形为基本变量，对曲线半径、运行速度等针对性变量开展动力学响应仿真，将其结果分别代入安定图以及损伤函数预测程序来进行损伤计算。通过对不同踏面模型对应工况、车轮轴位等作横向、纵向表征，从多个角度归结了损伤发展规律，认为在部分线路条件下使用JM₃薄轮缘型踏面代替其标准踏面能够有效减少车轮损伤的发展，并据此提出了缓解车轮损伤的运行建议和镟修策略。

关键词: 重载机车, 车轮踏面损伤, 损伤函数, 动力学响应, 薄轮缘

Abstract: Aiming at the problem of wheel tread damage in the service process of Chinese high-power heavy-duty locomotives, the shakedown theory and wheel damage function prediction methods are adopted to analyze from the perspective of dynamics. The six-axle locomotive model is established by using SIMPACK. Taking the JM₃ standard tread and its different types of thin flange tread profiles standardized by the National Railway Administration of People’s Republic of China as the basic variables, the dynamic response simulation is carried out for targeted variables such as curve radius and running speed. Then the results are substituted into the shakedown-map and wheel damage function prediction model to predict the tread damage law. By expressing the results of working conditions and axle positions corresponding to different treads horizontally and vertically, the damage logic is specifically attributed. The result shows that the use of JM₃ thin flange tread under some line conditions can effectively reduce the development of wheel damage, and based on this, the operation suggestions and repair strategies for alleviating wheel damage are put forward.

Key words: heavy-duty locomotive, wheel tread damage, damage function, dynamic response, thin flange

中图分类号:

U264

周素霞, 雷振宇, 邵京, 李光, 孙宇铎. JM₃不同廓形车轮踏面损伤多角度预测[J]. 机械工程学报, 2025, 61(10): 359-366.

ZHOU Suxia, LEI Zhenyu, SHAO Jing, LI Guang, SUN Yuduo. Multi-dimensional Prediction of Wheel Tread Damage with Different Profiles of JM₃[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2025, 61(10): 359-366.

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