답면 제동을 고려한 차륜 웹부 형상에 따른 열전달 및 열응력 해석 (Heat Transfer and Thermal Stress Analysis According to Wheel Web Shapes Considering Tread Braking)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 A / 42권 / 2호 / 159 ~ 166페이지
· 저자명 : 소해룡, 이소영, 도재혁, 이동형, 이종수

초록

열차의 고속화는 차륜과 레일의 반복적인 구름접촉을 통해 발생하는 피로나 마모에 의한 손상 정도를 높이고 있다. 특히 제동 시 기계적 하중뿐만 아니라 제륜자와의 접촉면에서 발생하는 마찰열에 의한 높은 열하중이 차륜에 동시에 가해지면서 주요 손상원인으로 작용을 하고 있다. 차륜의 구조는 크게 허브, 림, 웹으로 구분되며 차륜 형상에 따라 열전달 정도 및 레일과의 접촉 양상이 달라지면서 열차 성능에 영향을 미친다. 본 연구에서는 네 가지 차륜모델을 사용하여 80 km/h, 120 km/h의 속도로 답면제동을 시작하는 상황에 대한 열전달 및 열응력 해석을 진행하였다. 열전달 해석을 통해 제동 시 차륜의 온도변화를 확인하고 열응력 해석을 통해 제동 시 차륜에 발생하는 응력 및 온도변화를 산출하였다. 이를 통해 웹 형상에 따른 결과 차이를 확인하였다.

영어초록

High-speed railway involves increased degree of fatigue and wear damage caused by repeated rolling contact between the wheel and the rail. In particular, during tread braking, the wheel is subjected to not only mechanical, but also thermal loads owing to the frictional heat, and it acts as the main cause of damage. The structure of the wheel is divided into hub, rim, and web. Depending on the shape of the wheel, the heat transfer rate and contact with the rail are different, which affects the train performance. In this study, heat transfer and thermal stress analysis were conducted for the situation where braking is started at 80 km/h and 120 km/h using four wheel models. The temperature change in the wheel during braking was confirmed through the heat transfer analysis, and the stress and temperature changes were calculated through the thermal stress analysis. The difference in the results owing to difference in the shape was confirmed.

참고자료

· 없음