Modelowanie pola temperatury w szynie wywołanego toczeniem się koła

• Autorzy: Nagórski Z. , Piotrowski J.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono model symulacyjny efektów mechaniczno-cieplnych, powstających w strefie styku koła i szyny, podczas toczenia się koła po szynie z poślizgiem w obecności tarcia. W strefie styku powstaje obszar, w którym występuje ślizganie się cząsteczek materiałów koła i szyny, W tym obszarze pojawia się lokalne źródło ciepła, które przemieszcza się wraz z kołem po powierzchni szyny. Model, w którym szynę zastąpiono modelowym prostopadłościanem, a koło - walcem, pozwala wyznaczyć trójwymiarowe nieustalone pole temperatury w szynie. Jego rozwiązanie uzyskano przy wykorzystaniu metody KM3R [7],[8] w środowisku arkusza kalkulacyjnego MS-Excel. Wyznaczono przestrzenne pola temperatury w szynie dla stref styku o kształcie koła i elipsy z jednorodnymi rozkładami gęstości mocy tarcia oraz dla kontaktu o realnej geometrii i niejednorodnej gęstości mocy tarcia. Z pracy wypływa szereg ważnych wniosków, z których najważniejszym jest stwierdzenie, że ślad cieplny pozostawiony na powierzchni szyny, ma wyraźny związek ze zjawiskami mechanicznymi występującymi w strefie kontaktu. Pozwala to przypuszczać, że ślad cieplny może służyć do monitorowania obciążeń i naprężeń mechanicznych w styku koła i szyny.

EN

This paper presents a mathematical model for numerical simulation of mechanical and thermal effects arising in the contact zone of wheel and rail during rolling of the wheel. In the contact zone of wheel and rail there exists an area of sliding where a local heat source comes into being due to dissipation of energy by friction. This heat source moves together with wheel. A presented model where the rail is represented by rectangular prism and wheel by a cylinder makes it possible to calculate three-dimensional, transient temperature field in the rail. The modelling and calculations are made using the KM3R method [7],[8] under MS Excel program. A spatial temperature field in rail has been calculated for the elliptical contact zone with uniform frictional power density (FPD) and for realistic contact zone with non-uniform FPD. Some interesting conclusions have been drawn from this work. The most important one is that the thermal patch on the rail surface carries information about mechanical phenomena occurring in the contact zone. This means that the thermal patch can be used to monitor mechanical conditions of wheel/rail interaction.

Słowa kluczowe

PL

zjawiska mechaniczno-cieplne; szyna-koło; badania naukowe

• Wydawca: Instytut Pojazdów Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Zeszyty Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska
• Rocznik: 2000
• Tom: z. 4/39
• Strony: 5--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Nagórski Z.

autor

Piotrowski J.

• Instytut Pojazdów Politechniki Warszawskiej