跨座式單軌車輛走行輪輪胎接觸狀態(tài)分析

摘 要：單軌走行輪輪胎在直道主要處于自由滾動(dòng)或縱滑的單一工況，而在彎道將處于縱滑、側(cè)滑和側(cè)傾的復(fù)合工況。文章利用數(shù)值分析的方法分析了不同工況下走行輪輪胎的接觸狀態(tài)。結(jié)果表明，直道上走行輪輪胎接觸壓力較大值出現(xiàn)在輪胎兩側(cè)，且在寬度方向呈對(duì)稱形式，而在發(fā)生縱滑時(shí)沿周向移動(dòng)；彎道上，走行輪輪胎接觸壓力較大值出現(xiàn)在輪胎一側(cè)，且在周向幾乎呈對(duì)稱形式。研究揭示了走行輪在軌道上運(yùn)行時(shí)接觸壓力分布狀況，預(yù)測(cè)出輪胎可能出現(xiàn)偏磨損。

關(guān)鍵詞：跨座式單軌車輛；走行輪胎；接觸狀態(tài)

作為一種新的軌道交通制式，跨座式單軌車輛具有轉(zhuǎn)彎半徑小，爬坡能力強(qiáng)，造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)[1]，因此研究跨座式單軌車輛很有必要?？缱絾诬壿嗆壗佑|狀態(tài)直接影響車輛運(yùn)行平穩(wěn)性，安全性，是單軌的研究重點(diǎn)。國內(nèi)外學(xué)者對(duì)輪胎的接觸狀態(tài)研究主要是汽車輪胎[2-4]，對(duì)走行輪輪胎研究甚少。文章采用數(shù)值分析的方法分析了直道和彎道下的走行輪輪胎的接地壓力分布，對(duì)輪軌接觸狀態(tài)進(jìn)行了較為深入的研究。

1 走行輪輪胎有限元模型的建立

1.1 模型的建立

走行輪胎幾何參數(shù)及材料參數(shù)由輪胎制造公司提供。采用rebar加強(qiáng)筋單元模擬帶束層和簾線層，采用Mooney-Rivlin本構(gòu)模型表征橡膠材料的力學(xué)性能?？紤]到PC軌道梁在輪軌接觸過程中變形很小，為提高計(jì)算效率，采用剛性面模擬軌道梁。得到的模型如圖1所示。

3 結(jié)束語

本研究通過數(shù)值分析的方法得到直道自由滾動(dòng)、縱滑工況和彎道復(fù)合工況下走行輪輪胎的壓力分布規(guī)律。直道時(shí)接地壓力左右對(duì)稱，而彎道時(shí)一側(cè)壓力比另一側(cè)大很多，因此可以預(yù)測(cè)輪胎在彎道時(shí)存在偏磨損情況。

參考文獻(xiàn)

[1]仲建華，杜子學(xué)，何希和.跨座式單軌交通車輛道岔及結(jié)構(gòu)分析[M].北京：人民交通出版社，2013.

[2]莊繼德.現(xiàn)代汽車輪胎技術(shù)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2001.

[3]王國林，樊旭峰，江浩斌.外傾和側(cè)偏聯(lián)合作用下輪胎接地印跡研究[J].汽車工程，2004，26（1）：54-56.

[4]Chang Sei Kim， Keum Shik Hong， Wan Suk Yoo， et al .Tire road friction estimation for enhancing the autonomy of wheel driven vehicles[A]. Control， automation and systems[C]. USA：Detroit，2007：273-277.

[5]鄭凱峰，杜子學(xué).車速和軌道半徑對(duì)跨座式單軌車輛曲線通過性的影響[J].電力機(jī)車與城軌車輛，2011，34（3）：23-24.

作者簡介：陳亮（1990-），男，重慶市潼南縣人，重慶交通大學(xué)機(jī)電與車輛工程學(xué)院，碩士研究生，研究方向：現(xiàn)代車輛設(shè)計(jì)方法與理論。