بررسی تماس چرخ و ریل در هنگام ترمزگیری از منظر تیوری های کلاسیک، آنالیز المان محدود و مدل تیر

تماس چرخ و ریل از مهمترین مباحث دینامیک حرکت قطار است. به عبارت بهتر حرکت واگن روی ریل به ناحیه کوچکی که محل تماس چرخ و ریل نام دارد، بستگی دارد. در این بین تیوریهای فراوانی جهت تحلیل ناحیه فوق ارایه شده اند که به تیوری هرتز (جهت تماس عمودی یا فشاری) و تیوری جانسون-ورمولن یا کالکر ( جهت تماس غلتشی) میتوان اشاره داشت. تیوری های فوق به خوبی توانستهاند تماس چرخ و ریل را در هر دو حالت عمودی و غلتشی مورد ارزیابی قرار دهند. همچنین لازم به ذکر است جوابهای بدست آمده از تیوریهای مذکور انطباق خوبی با نتایج آزمایشات عملی دارند. در این میان چند نکته وارد ا ست؛ اول آنکه در نظریات گذشته ناحیه تماس در مقایسه با شعاع های چرخ و ریل کوچک در نظر گرفته میشوند. نکته دوم؛ عدم انطباق مناسب جوابها در هنگام اشباع لغزش چرخ روی ریل است. بدین معنی که با بزرگتر شدن ناحیه لغزش در درون ناحیه تماس، تیوری ها کارکرد خود را از دست میدهند. در این پژوهش هدف بررسی تماس حین ترمزگیری چرخ یا به عبارت بهتر همراه با اعمال گشتاور منفی است که در این زمینه تیوری های کلاسیک بخوبی جوابگوی شرایط حاضر نبوده و اتخاذ روشهای مناسبتر ضروری به نظر میرسد. روش المان محدود با بکارگیری شرایط مرزی مناسب یکی از راه حلهای مطروحه است. دیگر روش حل استفاده از نظریه تیر است که بیشتر مورد بحث در مهندسی خودرو است. تحلیل تماس چرخ و ریل به سبب عدم وجود پارمترهای پیچیده ای همچون رفتار غیر خطی لاستیک چرخ در این نظریه سادهتر است.

Keywords:

مکانیک تماس , تماس چرخ و ریل , چسبندگی چرخ و ریل , مدل تیر , آنالیز المان محدود