Friction rolling with lateral slip in rail vehicles

• Autorzy: Konowrocki R. , Bajer C.

Warianty tytułu

PL

Tarcie toczne z poślizgiem bocznym w pojazdach szynowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper deals with the dynamic phenomena accompanying the wheel rolling over a road (rail, track), with lateral slip effects. They occur in rolling of a wheel and wheelset on a straight track in the case of lateral load and especially on curves. Different curvature radii and rotary oscillations of wheelsets result in skew rolling and, in turn, in lateral slip oscillation in the contact zone between the wheel and rail. It significantly increases noise and wear in real structures. Double periodicity of motion was detected in an underground train. Hitherto, this phenomenon has not been reported in the literature. Experimental investigation was performed on a test stand for various parameters: the angle of skew rolling, velocity and contact pressure. Results were related to a two degree-of-freedom theoretical system. In the case of steel/polyester and polyamide/polyester friction pair, qualitatively similar results were obtained.

PL

W pracy omówiono zjawiska dynamiczne związane z toczniem się koła z poślizgiem bocznym po drodze (szynie, torze). Mają one miejsce przy toczeniu się kół lub zestawów kołowych po torze prostym, w przypadku bocznego obciążenia oraz na łukach. Różne promienie krzywizn oraz drgania skrętne zestawów kołowych powodują ukośne toczenie i boczne poślizgi w strefie kontaktu koła z szyną. Zjawisko to znacząco zwiększa hałas oraz zużycie elementów konstrukcji. W kolei podziemnej wykryto dwuokresowość drgań. Zjawisko to dotąd nie było opisywane w literaturze. Przeprowadzono stanowiskowe badania eksperymantalne z uwzględnieniem następujących parametrów: kąta ukośnego toczenia, prędkości oraz siły nacisku w strefie kontaktu. Wyniki odniesiono do ruchu teoretycznego układu o dwóch stopniach swobody. W przypadku par ciernych stal-poliester i poliamid-poliester uzyskano zbliżone jakościowo rezultaty.

Słowa kluczowe

EN

rolling; friction; lateral slip; wheel-rail interaction

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 47 nr 2
• Strony: 275--293
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Konowrocki R.

autor

Bajer C.

• Institute of Fundamental Technological Research, Polish Academy of Sciences, Warsaw, Poland,

Bibliografia

• 1. Bajer C., 1997, Numerical space-time modelling of dynamic contact problems, IFTR Reports, Warsaw, 5 [in Polish]
• 2. Bajer C.I., 1998, The space-time approach to rail/wheel contact and corrugations problem, Comp. Ass. Mech. Eng. Sci., 5, 2, 267-283
• 3. Bajer C., Bogacz R., 2005, Propagation of perturbances generated in classic track, and track with Y-type sleepers, Arch. Appl. Mech., 74, 754-761
• 4. Bogacz R., 1995, Residual stresses in high-speed wheel/rail system; Shakedown and corrugations, In: Proc. of the 1-st European Conference on Steel Structures EUROSTEEL’95, A.N. Koanadis (Edit.), Athens, A.A. Balkema, 331-343
• 5. Bogacz R., Brzozowski M., Mahrenholtz O., Rońda J., 1987, Dynamic effects in a rolling contact problem, ZAMM, 67, 4, T176-T179
• 6. Bogacz R., Dżuła S., 1993, Dynamics and stability of a wheelset in rolling contact motion on rails, Proc. of ITTG International Symposium on the Technological Innovation in Guided Transports, Lille, France, 871-883
• 7. Bogacz R., Kowalska Z., 2001, Computer simulation of the interaction between a wheel and a corrugated rail, Eur. J. Mech A/Solids, 20, 637-684
• 8. Bogacz R., Krzyżyński T., Popp K., 1995, Application of floquet’s theorem high-speed train/track dynamics, In: Advanced Automotive Technologies, ASME Congress, 55-61
• 9. Bogacz R., Ryczek B., 1997, Dry friction self-excited vibrations analysis and experoment, Eng. Transactions, 45, 3/4, 487-504
• 10. Brzozowski M., Bogacz R., Popp K., 1990, Zur reibungsmodellierung beim rollkontakt (on the modelling of wear in rolling contact), ZAMM, T678-T680
• 11. Dżuła S., 1989, Free vibration of wheelset wheel, Arch. Mech. Engng., 2/3, 97-124
• 12. Dżuła S., 1995, Forced vibrations of the rotating railway wheel, Cracow Univ. of Technology, Selected Problems, 3, 307-323
• 13. Hempelmann K., Hiss F., Knothe K., Ripke B., 1991, The formation of wear patterns on rail tread, Wear, 179-195
• 14. Kalker J.J., 1990, Three-Dimensional Elastic Bodies in Rolling Contact, Kluwer Academic Pablisbers
• 15. Kalker J.J., 1994, Considerations on rail corrugation, Vehicle System Dynamics, 23, 3-28
• 16. Knothe K., 1983, Rail Corrugations, ILR Bericht 56, Berlin
• 17. Kowalska Z., 2004, Vibro-impact motion of heavily loaded compact hard bodies, Engng. Trans., 52, 1/2, 37-55
• 18. Kowalska Z., 2008, Vibro-impacts induced by irregular rolling surfaces of railway rails and wheels, J. Theor. Appl. Mech., 46, 1, 205-221
• 19. Meinke P., Szolc T., 1996, On discrete-continuous modelling in the railway wheelsets for non-linear dynamic analysis in the medium frequency range, Proc. 2 Europ. Nonlinear Oscillation Conf., Euromech, Praque, 135-138
• 20. Sato Y., Matsumoto A., Knothe K., 2002, Review on rail corrugation studies, Wear, 253, 1/2, 130-139