Squeal noise of rail-bound vehicles influenced by lateral contact position

Experimental and theoretical investigation of railway wheel squeal

“…Most importantly, however, the contact conditions on the twin disc rig conformed as closely as possible to assumptions made in rolling contact theories in that 'dry' and smooth running conditions were maintained under fairly high contact pressure and relatively low running speed to minimize roughness effects. This is necessary for comparison with theories and with the squeal prediction model developed [9]. In general, the system was stable with no undesirable oscillation up to the tested yaw angle of ±2…”

Influence of Surface Topography Characteristics on Mode Coupling Instability System

“…1 摩擦引起的自激振动和噪声广泛存在于各种 机械系统中。机械结合面的两个相对运动的物体， 常常由于摩擦而产生尖叫声， 如车辆的制动系统 [1][2] * 国 家 自 然 科 学 基 金 (51275079 ， 51575091) 和 辽 宁 百 千 万 人 才 (2014921018)资助项目。20160308 收到初稿，20160820 收到修改稿 和火车行驶在曲线轮轨上引发的尖叫 [3][4] 。 这些噪声 严重影响人的听觉舒适性和机械系统稳定性。 因此， 这个领域的研究长久以来受到了学者和工程师们的 高度关注，且一直是研究的热点和难点。 多年来，学术界对摩擦尖叫噪声本质机理的研 究主要提出了四种典型机制：黏滑理论 [5] 、摩擦力 -相对滑动速度负斜率机理 [6] 、自锁滑动理论 [7] 和 更为普遍意义上的理论-模态耦合理论 [8] ，其中模 态耦合理论主要是指将摩擦力或系统结构参数引入 系统中造成系统矩阵不对称而使得系统产生不稳 定，从而引起振动噪声现象。 尽管在这一领域中对摩擦引起的不稳定分析已经 有了大量的试验、理论和数值仿真研究，但是大多数 的研究集中在宏观系统本身结构参数对系统影响的研 究， 如系统的刚度、 阻尼等对自身动态特性的影响 [8][9][10] 。 从结合面微观形貌的角度，借助分形理论 [11] 建 立物体结合面间的接触刚度模型，从而构建一个简 单的"微观-宏观"桥梁，从理论上系统而深入地分 析结合面微观形貌参数对系统产生不稳定的影响， 这是发展的一个趋势。从接触表面形貌的角度去考 察一个相对滑动的系统，一些研究者通过客观试验 证实表面形貌确实能影响噪声的产生与否和频率高 低。ERIKSSON 等 [12] 通过试验研究了刹车盘的表面 形貌特性与产生尖叫噪声间的关系。他们发现制动 结合面间的微凸体尺寸和结合面间的法向压力对于 能否产生尖叫噪声有着重要的影响。制动结合面上 分布更多小的微凸体数量相对于大的微凸体更易产 生强烈的噪声。 通过对火车轮轨噪声的研究， EADIE 等 [13] 通过修改车轮和轨道间的结合面形貌，表示也 许会避免噪声的产生。CHEN 等 [14] 对滑动系统中黏 滑的研究中发现，改变结合面的粗糙度会产生两种 不同的振动模态噪声。 同样 CHEN 等 [15] 研究了滑动 系统中表面磨损痕迹特性和噪声产生的关联性。试 验结论为随着结合面相互滑动的进行，在不同表面 磨损痕迹下会产生噪声，一定条件下也会使得噪声 消失。此外，SHERIF [16] 研究了刹车盘/衬块间表面 形貌对尖叫声产生的影响，并在文中引入了尖叫指 数的概念用于描述噪声，该指数是结合面微观形貌 的函数。RUSLI 等 [17] [18][19] 。结合面的材料和表面接触形貌参数等 决定了机械系统结合面的刚度 [20][21][22][23][24] 和阻尼 [25][26] 、结 构性能和动态特性 [27] ，影响机械系统的工作稳定性 等。开展结合面的动态特性研究，旨在探索影响机 械系统整体动力学性能的机理，进而为产品设计的 选材、 零部件表面微观形貌的加工等提供理论依据。 文中利用分形接触理论， 对传统的 M-B 分形接触模 型进行了修正，并在文献 [27][28]基础上考虑了结合 面形貌的弹塑性变形状态，建立了更加准确的结合 面法向接触刚度和切向接触刚度的分形修正模型。…”

Effect of Control Measures on Wheel/Rail Noise When the Vehicle Curves

“…Most previous research considered that the mechanism of railway curve squeal is mainly a kind of self-excited vibration due to the nonlinear creep forces [1, 3,[10][11][12][13][14][15][16][17][18][19]. Rudd [1] found that the main excitation mechanisms of squeal were related to lateral direction stick-slip phenomena which introduced unstable wheel/rail forces and vibrations.…”

“…Xie [21] introduced a simplified friction law into SIMPACK using a modified FASTSIM for curve squeal calculations based on Fingberg's work and TWINS. Heckl [16] developed an annular disc model and analyzed its vibration response in time domain. Heckl's work made a contribution to understanding of the disc vibration and its modal shapes when squeal noise occurs due to lateral creepage.…”

“…In order to consider railway wheel geometry, Heckl's model needs to be improved. De Beer et al [16] also presented a curve squeal model considering lateral creepages. The difference was that his model was developed in frequency domain.…”