Решение задачи о контакте колеса и рельса для случая эллиптической площадки контакта

Abstract

Рассматривается контактная задача для системы «колесо – рельс». При определении напряженно-деформированного состояния контактирующие поверхности колеса и рельса на основании гипотезы Герца заменяются упругими полупространствами. Получено решение статической краевой задачи для полупространства. При этом получены формулы для определения компонент вектора перемещений и тензора напряжений. Это позволило получить интегральное уравнение поставленной задачи. Рассмотрено решение это-го уравнения для случая эллиптической площадки контакта колеса и рельса. Рассмотрен числовой пример, получены контактные напряжения, сближение и размеры площадки контакта бандажа вагонного колеса и рельса Р65.

Contact problem for a «wheel – rail» system is considered. During the determination of the stressed and strained state contact surface of wheel and rail are substituted by elastic half-spaces based on Hertz hypothesis. The solution of static boundary problem for the half space is obtained. In addition the formulas for defining the components of displacement vector and stress tensor are obtained. This enabled to obtain an integral equation for the assigned problem. The solution of this equation is considered for the case of elliptic contact area of wheel and rail contact. A numerical example is considered, contact stresses, approach and contact area dimensions for car wheel tread and rail R65 are obtained.