[发明专利]一种基于轮轨接触应力的道岔钢轨外形设计方法

摘要

本发明公开一种基于轮轨接触应力的道岔钢轨外形设计方法，具体步骤为：设定原始的道岔钢轨外形和对应的踏面外形，求得轮轨间接触应力曲线。然后对接触应力曲线进行区间划分，选取某一峰值进行优化设计：先设定预期最大接触应力，然后求出优化区间的宽度和优化的曲率半径，然后根据曲率反推法反推出钢轨外形。根据轮轨间接触应力曲线的最大值，设定预期最大接触应力，并得出预期优化曲率半径和优化区间宽度，然后反推出钢轨外形，拼接完成完整的道岔钢轨外形。再进行轮轨接触计算分析，得到优化后的接触应力曲线和原始接触应力曲线对比，如不符合要求则修改设计参数，重新计算直到满足要求。本发明方法设计的钢轨廓形稳定性好、磨耗少、安全性高。

主权项

1.一种基于轮轨接触应力的道岔钢轨外形设计方法，其特征在于：通过下述步骤实现：步骤1：给定原始的道岔钢轨外形和对应的踏面外形，求得不同横移量处轮轨间接触应力曲线；步骤2：根据步骤1设定各横移量处根据步骤1中计算得到的接触应力曲线中应力最大值Pmax，设定预期最大接触应力；步骤3：根据步骤2中得到各横移量下轮轨预期轮轨接触应力Pexp，在对应横移量处的接触应力曲线中插值得到优化区间横坐标；步骤4：根据步骤2中得到各横移量下轮轨预期轮轨接触应力Pexp，确定各横移量处钢轨型面接触点处的优化半径；步骤5：根据步骤4中得到的期望的曲率半径反推优化区间内的道岔钢轨优化型面；步骤6：将步骤3中得到的优化区间内采用步骤4中得到的优化型面，结合优化区间外采用原始的道岔钢轨型面，将二者进行拼接，得到初步优化后的道岔钢轨廓形；步骤7：采用步骤6得到的初步优化后的道岔钢轨廓形与步骤1中给定的车轮踏面外形和相关接触参数，得到轮对各横移量处轮轨间最大接触应力曲线，并分别对各横移量处轮轨间最大接触应力曲线与步骤1中得到的原始接触应力曲线进行比较；若当前横移量处优化后接触应力大于步骤1中的接触应力曲线对应值，或小于原始曲线对应值，但大于收敛容差，则调整该横移量处预期轮轨的最大接触应力以及优化区间，再执行步骤4～7；否则进行下一横移量处轮轨间最大接触应力曲线与步骤1中得到的原始接触应力曲线进行比较；直至实际设计最大接触应力小于原始最大值，并且小于收敛容差，输出优化后的道岔钢轨型面。