动车车轮偏心激振对踏面非圆磨耗的影响研究

来源：振动与冲击杂志2025年第20期北京时间：

作者：康熙，刘锐涵，伍琪，赵洋，崔晓璐，陈翔，宫巍容，禄盛lusheng@cqupt

单位：1.重庆邮电大学先进制造工程学院，重庆400065；2.重庆交通大学机电与车辆工程学院，重庆400074

摘要：为研究高速动车组车轮偏心激励的谐频振动对踏面多边形磨耗的影响，基于车辆-轨道系统动力学仿真和车轮-钢轨系统有限元仿真，模拟了车轮不同程度偏心激励下的轮轨法向接触力，采用傅里叶变换计算了轮轨振动主频，分析了车轮偏心和轨枕离散支撑激励的基频及谐频振动；对车轮偏心激振和轨枕离散支撑激振共同/单独作用下的轮轨法向接触力波动分量进行拟合，研究了车轮偏心激励谐频振动的成因及其相位特征，并分析了该振动对车轮多边形磨耗的影响。研究结果表明：当列车以237 km/h的速度运行时，车轮偏心引起的轮轨法向接触力波动未能及时衰减，导致频率为车轮转频整数倍的2~28阶谐频振动；在车轮偏心磨耗量从0.075 mm增大至0.3 mm的过程中，基频振动、2阶和3阶谐频振动相位的最大相对偏差率分别为0.169%、0.745%、0.286%，即车轮偏心激励的谐频振动相位相对车轮偏心方向基本固定。并且，车轮偏心激振的波长可整分车轮周长，故其引起的踏面不均匀磨耗可不断累积，导致对应阶次车轮多边形的快速形成。<br>

关键词：车轮多边形磨耗；有限元仿真；振动相位；高速动车组；偏心车轮