高速轮轨黏着机制进展及模拟试验研究_王文健

2011年11月第36卷第11期润滑与密封LUBRICATION ENGINEERING Nov.2011Vol.36No.11DOI :10.3969/j.issn.0254-0150.2011.11.025*基金项目:国家自然科学基金项目(50905148);中国博士后科学基金项目(20100471657).收稿日期:2011-05-09作者简介:王文健(1980—),男,博士,副研究员,主要从事轮轨磨损与疲劳研究.E-mail :wwj527@.高速轮轨黏着机制进展及模拟试验研究*王文健张鸿斐刘启跃(西南交通大学摩擦学研究所四川成都610031檿檿檿檿檿檿)摘要:列车的运行要借助于轮轨之间的黏着和制动,轮轨之间的最大黏着力受到接触斑上黏着系数的限制,因此轮轨关系中的黏着问题是与高速铁路运营密切关联的带有基础性的研究课题。

综述国内外高速轮轨黏着的进展及现状,指出研究面临的主要问题。

介绍轮轨模拟试验机开展的轮轨黏着试验,结果表明:油水砂介质下的轮轨黏着系数最大,油水介质下的轮轨黏着系数最小,利用此模拟试验机可开展轮轨黏着特性研究。

关键词:高速铁路;轮轨;黏着系数;介质中图分类号:U213文献标识码:A文章编号:0254-0150(2011)檿檿檿檿檿檿11-105-4Research Progress of Adhesion Mechanism of High-speed Wheel /rail and Simulation ExperimentsWang WenjianZhang HongfeiLiu Qiyue(Tribology Research Institute ,Southwest Jiaotong University ,Chengdu Sichuan 610031,China )Abstract :Trains run must be with the aid of rail /wheel adhesion and brake ,the largest adhesion force between wheel and rail is limited by the adhesion coefficient (friction coefficient )of contact zone of wheel /rail.Therefore ,the adhesion of high-speed wheel /rail is closely related to the operation of high-speed railway and it is a basic research project.The re-search progress of adhesion mechanism was discussed and the main problem of adhesion of high-speed wheel /rail were giv-en.The adhesion behavior of wheel /rail was investigated using JD-1wheel /rail simulation facilities.The results indicate that the adhesion coefficient is maximal under the mixture of oil ,water and sand condition.The adhesion coefficient is min-imal under the mixture of oil ,water condition.This wheel /rail simulation facilities can be used to investigate the adhesion characteristic of wheel /rail.Keywords :high-speed railway ;wheel /rail ;adhesion coefficient ;medium 铁路运输是藉轮轨相互作用产生的牵引和制动黏着摩擦力实现列车的运行,随着高速铁路的修建,使得电力机车牵引负荷日益增大,提高机车黏着性能成为一个至关重要的课题。

车轮在轨道上滚动,由于车轮踏面的锥度及轨道弯道、坡道等多种因素影响,存在着不同形式的蠕滑现象,同时由于轮轨之间的牵引和制动黏着摩擦力的作用,使得轮轨之间的作用成为了一种最为复杂的滚动形式,其相互作用过程是一个很复杂的摩擦学过程,轮轨黏着行为直接影响到机车牵引功率的发挥、轮轨表面损伤、列车运行稳定性、列车制动等诸多方面。

高速轮轨关系中黏着问题是与高速铁路运营密切关联的带有基础性的研究课题,由于高速轮轨黏着问题的复杂性,轮轨黏着方面有价值的研究主要在20世纪中叶以后。

近几十年来,随着高速与重载铁路的发展,铁路发达国家对轮轨黏着问题的研究越来越深入;而我国在此方面的研究才刚刚起步,缺乏系统科学的研究,目前还存在许多问题急需进一步研究与解决,以适应我国高速铁路的快速发展。

因此,高速铁路轮轨黏着问题的研究对提高和控制高速列车牵引力利用具有非常重要的理论指导作用。

1轮轨黏着研究现状早在1980年,Pritchard 等[1]在第七次Leeds-Lyon 摩擦学学术研讨会上发表了一篇世界范围内轮轨黏着问题的研究综述,讨论了牵引黏着问题的许多方面。

由于轮轨共形、共面、塑性变形和第三介质的存在,黏着系数受到许多复杂多变因素的影响,因此轮轨黏着理论研究的开展有一定难度,人们不得不依赖于实验手段来研究轮轨黏着问题。

1.1日本20世纪80年代后,有关轮轨黏着问题的研究工作大部分开展于日本国铁提速实验室(Speedup Labo-ratory),小部分于美国和欧洲。

他们在研究各种参数,如速度、接触应力、表面粗糙度、表面介质等对黏着的影响方面取得了很好的效果。

Ohyama[2]使用了比例大约为1ʒ2的试验装置进行了水污染条件下高速路轨黏着现象研究,研究了接触表面粗糙度、滚动速度和赫兹压力对黏着系数的影响。

Ohyama[3]还利用大型尺寸试验装置研究了接触表面在干洁状态下高速黏着现象以及现场黏着系数试验实测。

Gallardo-Hernandez等[4]使用双盘对滚装置模拟轮轨接触方式研究轮轨黏着,主要侧重于轮轨接触界面污染物(如油、干树叶和湿树叶、沙子)对黏着的影响,研究表明当有油和水介质存在条件下,黏着力与干态相比较急剧下降,轮轨界面上有树叶存在时,轮轨之间的黏着值最低。

然而,通过撒砂作为增黏剂可以使得轮轨之间的黏着值恢复到没有树叶存在时的黏着值。

他们还对实验后的模拟圆盘的接触表面形貌进行了分析,分析得到有砂和树叶存在时圆盘接触表面的摩擦磨损比较严重,而且树叶的存在使得接触表面有较大的塑性变形。

Koan-Sok Baek等[5-6]通过双盘对滚装置模拟轮轨接触方式,实验研究轮轨接触表面在干洁条件下湿度和温度变化时的瞬态牵引系数。

参数为低蠕滑率和低速度。

研究结果主要有:不同蠕滑率下的牵引系数曲线可以归为3种典型的曲线形式;在干燥条件下,圆盘表面的粗糙度和硬度在牵引系数达到最大值之前有略微降低,当牵引系数达到最大值之后表面粗糙度和硬度又有所上升;在模拟实验过程中瞬时牵引系数的变化主要是由表面粗糙度、表面硬度变化、接触表面氧化层等第三介质引起的。

H Chen等[7]利用粗糙表面部分弹性流体动力润滑理论对轮轨在水介质条件下的黏着特性进行了数值计算分析,利用数值模型研究了滚动速度、轮轨表面粗糙度幅值、轮轨表面粗糙度纹理方向、水温、轴重等因素对轮轨黏着的影响。

研究表明:在水介质条件下,粗糙度纹理方向对轮轨黏着系数有重要影响,纵向纹理比横向纹理的黏着系数更大;黏着系数随着水温的上升有所增加;黏着系数随着速度的上升而降低;轴重的增加导致黏着系数增大。

H Chen等[8]选用真实钢轨材料试样与其第三体,通过试验机模拟与实际工况相同的参数,如滑移速度、黏着系数与最大赫兹接触应力,从而在此基础之上充分地揭示了轮轨黏着现象的产生机制。

研究表明:“第三体”具有很大的流变性,其变化特征是一个关于滚动速度、赫兹接触压力及其自身机械特性的函数,这样可以较完整地解释黏着现象的产生机制。

作者通过现场观测提出了接触区域处第三体的3个新流变特性,从而很好地从物理角度解释了黏着的产生原理。

H Chen等[9]通过试验研究了在水污染状态下,轮轨表面粗糙度和水温对黏着的影响。

研究表明,随着表面粗糙度的增加,或者水温的增加,轮轨黏着都会出现上升趋势。

根据试验结果,可知可以通过增加水温、增加表面粗糙度幅值,以及控制粗糙方向的方法来增加轮轨黏着力。

1.2欧洲及美国法国在轮轨黏着方面也做了不少研究工作,法国国铁(SNCF)在实际线路上测定了黏着系数随列车速度变化的关系曲线[10]。

法国的E Niccolini等[11]用真实钢轨和自然“第三体”,以及模拟滑动速度、黏着系数和最大赫兹接触应力,从而揭示了轮轨黏着现象的产生机制。

美国的S Kumar等[12]对轮轨黏着和相关问题进行了研究。

研究表明:机车为了获得高的黏着系数而同时又不想增加蠕滑值时,则必须要增加轮轨之间的接触面积;冲角的增加使得黏着系数严重降低;小的蛇形运动对增加轮轨之间的黏着系数有一定的作用;轮轨接触界面有油、水污染物存在时使得黏着值下降。

S Kumar和钱立新[13]提出了在实验室条件下轮轨关系的模拟技术及其限度,指出黏着系数、蠕滑、接触应力、塑流、磨耗及表面粗糙度均能在实验室进行模拟,但尺寸效应在实验装置设计中占有重要地位。

他们对2种类型的实验室模拟,即赫兹模拟及几何模拟进行了比较,并计算了美国铁路火车与机车在2种模拟下的接触应力。

他们进行了纵向黏着系数-蠕滑相互关系的试验研究,试验中发现:小冲角振幅的蛇行运动实际上能增加最大黏着系数;在轮轨间存在油、水污染时,黏着系数将大大降低,而在油污染情况下撒砂能将黏着系数提高到清洁干燥表面条件时的水平,但撒砂后再受油污染,黏着系数最大值会降到0.15以下。

1.3中国我国铁道科学研究院对影响轮轨黏着的因素,如表面粗糙度、接触温度和接触振动等进行了理论和试验研究,基于轮轨黏着问题的理论研究,将微观摩擦学和轮轨滚动接触理论创造性地结合在一起,建立了轮轨黏着的微观研究模型,获得了新的轮轨黏滑特性曲线,对轮轨黏着系数随列车速度的提高而下降的原因做出了理论解释[14]。

张卫华等[15-16]利用牵引动力国家重点实验室全尺寸试验装置模拟现场条件下的轮601润滑与密封第36卷轨黏着,得到包含有关影响因素的黏着系数曲线,这对实际的轮轨黏着控制和完善现有理论是非常有用的。

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车轮踏面剥离试验研究

车轮踏面剥离试验研究

3
减缓车轮踏面剥离的措施
上述分析表明, 导致车轮剥离的主要因素是轮轨
之间的表面摩擦力。实际线路可以采取以下措施减缓 车轮剥离 : ( 1) 利用高性能的防滑器防止车轮滑动。车轮的 滑动将导致车轮表面擦伤 , 在车轮表面形成马氏体 , 由 于马氏体脆硬, 在滚动过程中形成大块剥离。高性能 的防滑器可有效控制蠕滑率范围。 ( 2) 改变车轮踏面的形状。利用磨耗形车轮踏面 改善轮轨间的接触状态 , 可以有效降低轮轨的接触应 力。研究表明, 车轮 L M 型磨耗形踏面与 T B 型锥形 踏面相比较, 最大等效剪切应力值减小 26% , 从而可 以减缓车轮剥离。 ( 3) 对磨损车轮及时按严格的工艺过程进行旋修 或打磨处理。这样, 可有效消除踏面表层的微细裂纹, 有利于防止裂纹的萌生与扩展 , 也可以减少车轮剥离。 ( 4) 开发新材料、 提高车轮抗剥离的能力是最为 重要的一条途径。由于交通运输的要求 , 实际线路中 列车轴重与运行速度不断增加, 轮轨表面摩擦力随之 不断增加 , 为满足现代铁路运输的需要 , 只有不断地开 发新材料。在现有车轮钢的基础上, 添加合金元素和 利用不同热处理工艺等, 能有效提高车轮踏面的强度、
要原因, 它使表面材料产生极强的剪切应力, 剪切应力 一次又一次加强 , 最终形成裂纹。裂纹最初形成为很 浅的小锐角裂纹 , 然后因循环作用逐渐以弧形裂纹向 表面下扩展, 弧形裂纹向下延 伸, 但不是 一直向下延 伸, 最终会以圆周状重新延伸到材料表面, 造成材料脱 落, 也可以叫做剥落或者剥离。在干摩擦状态下, 摩擦 因数大于或等于 0 3 时 , 最大剪切应力就会发生在接 触表面, 此时更容易导致表面裂纹的形成。 试验分析与文献研究表明 , 表面摩擦力( 或是蠕滑 率) 是决定车轮表面剥离的主要因素, 会导致表面裂纹 形成与扩展, 并最终导致材料表面剥离。因此 , 降低表 面摩擦力可以有效地减轻车轮剥离现象。

轮轨黏着特性试验研究_申鹏

轮轨黏着特性试验研究_申鹏
wh eel/ ra il smi u lation facilities. T he resu lts ind icate that the creepage is th em ain factor affecting the adhes ive coefficient. W hen th e creep age is 0, the adhes ion coefficien t is abou t 0 02. W hen th e creepage is less than 1% , the adhesion coeffi cient increases rap id ly. W hen creepage is abou t 1% , adh es ion coefficient reach es the m ax mi um valu e, and th en, as the creepage in creases, the adh es ion coefficient declin es s ligh tly and gradually becom es stab le at last. Adh esion coefficien t de creases w ith the increas ing of speed and increase w ith the in creasing o f the ax le load.
i= v1 - v
(1)
v
式中: v1 为滚动模拟轮在接触点的纵向速度, 在模拟 试验中为车轮的转动角 速度与滚 动半径 的乘积; v 为
车轮实际向前运动速度, 模拟试验中为模拟轨道轮的 转动角速度与滚动半径的乘积。
因此试验中只需控制 2个滚动轮的转动角速度即
可计算出模拟轮轨间的蠕滑率。通过调节直流电动机

高速列车轮轨动力学性能研究

高速列车轮轨动力学性能研究

高速列车轮轨动力学性能研究近年来,高速列车的技术不断提高,越来越多的人开始使用高速列车出行。

在高速列车的运行过程中,轮轨动力学性能的研究是至关重要的。

本文将探讨高速列车轮轨动力学性能的研究现状和未来发展趋势。

一、高速列车轮轨动力学性能的研究现状高速列车的轮轨动力学性能主要包括轮轨动力学特性、轮轨几何匹配、轮轨磨损及车辆稳定性等方面。

目前,高速列车的轮轨动力学性能的研究主要集中在以下几个方面:1. 轮轨动力学特性的研究轮轨动力学特性是研究高速列车运行时轮与轨之间的动力学关系。

研究表明,轮轨动力学特性对高速列车运行的性能具有重要影响。

因此,轮轨动力学特性的研究是高速列车轮轨动力学性能研究的重要方面。

目前,高速列车的轮轨动力学特性的研究主要通过大型仿真实验来实现。

此外,还有一些关于轮轨动力学特性的理论研究。

2. 轮轨几何匹配的研究轮轨几何匹配是指轮轨间的相对位置和姿态关系。

研究表明,轮轨几何匹配对高速列车的轮轨动力学性能具有重要影响。

因此,轮轨几何匹配的研究是高速列车轮轨动力学性能研究的重要方面。

目前,轮轨几何匹配的研究主要基于仿真实验和理论分析。

3. 轮轨磨损的研究轮轨磨损是指轮和轨之间会产生磨损。

磨损严重时会影响高速列车的车辆稳定性。

因此,轮轨磨损的研究非常重要。

目前,轮轨磨损的研究既有实验研究,也有理论研究,但很多问题仍需要进一步研究和探索。

4. 车辆稳定性的研究车辆稳定性是指车辆在运行中的稳定性。

在高速列车运行过程中,车辆稳定性非常重要,对于提高高速列车的运营效率和安全性至关重要。

目前,车辆稳定性的研究主要基于模拟实验和理论分析。

二、高速列车轮轨动力学性能的未来发展随着高速列车技术的发展,高速列车轮轨动力学性能的研究也会不断取得新的成果。

未来,高速列车轮轨动力学性能的研究重点将主要集中在以下几个方面:1. 轮轨动力学特性的优化轮轨动力学特性是影响高速列车运行的关键因素之一。

未来,高速列车轮轨动力学性能研究将进一步优化轮轨动力学特性,以提高高速列车的运行效率和安全性。

高速轮轨黏着机理的研究进展及其应用

高速轮轨黏着机理的研究进展及其应用

高速轮轨黏着机理的研究进展及其应用常崇义;蔡园武;李兰;陈波【摘要】轮轨黏着影响列车牵引和制动,对铁路运营效率和行车安全至关重要.论述国内外高速轮轨黏着的研究成果,包括仿真研究和试验研究进展情况.在仿真研究方面,介绍国内外轮轨黏着的理论模型发展和数值方法;在试验研究方面,介绍国内外的试验方法和试验结果.通过对轮轨黏着机理进行研究,揭示影响轮轨黏着的因素及其影响规律.分析现场存在的轮轨黏着方面的问题以及国内外轮轨黏着的控制与利用情况,包括最新的轮轨增黏措施和防滑防空转技术,并对高速轮轨黏着机理未来的研究方向进行展望.【期刊名称】《中国铁路》【年(卷),期】2017(000)011【总页数】9页(P24-32)【关键词】轮轨黏着特性;黏着系数;滚动接触;水介质;粗糙度;高速;增黏【作者】常崇义;蔡园武;李兰;陈波【作者单位】中国铁道科学研究院铁道科学技术研究发展中心,北京100081;中国铁道科学研究院高速轮轨关系试验室,北京100081;中国铁道科学研究院铁道科学技术研究发展中心,北京100081;中国铁道科学研究院高速轮轨关系试验室,北京100081;中国铁道科学研究院铁道科学技术研究发展中心,北京100081;中国铁道科学研究院高速轮轨关系试验室,北京100081;中国铁道科学研究院铁道科学技术研究发展中心,北京100081;中国铁道科学研究院高速轮轨关系试验室,北京100081【正文语种】中文【中图分类】U211.5高速轮轨黏着机理及理论是轮轨关系研究的核心基础。

高速轮轨黏着特性是高速铁路所面临的迫切需要研究的基础科学前沿和应用科学热点问题,其研究目的是探索高速轮轨黏着曲线,深入认识轮轨黏着机理,为有效控制或利用动车黏着力提供必要的技术支撑。

轮轨黏着特性直接影响高速列车的牵引、制动性能及运行品质,列车的起动、加速、减速和停车等都与黏着特性有直接关系。

列车牵引时轮轨黏着力不足将会发生车轮空转,造成钢轨擦伤,影响正常启动加速;制动时轮轨黏着力不足将会引起车轮滑行,造成车轮擦伤,导致停车距离超限。

磁场作用下轮轨黏着特性研究

磁场作用下轮轨黏着特性研究

磁场作用下轮轨黏着特性研究
张鸿斐;王文健;王海洋;申鹏;刘启跃;费凡
【期刊名称】《润滑与密封》
【年(卷),期】2011(036)004
【摘要】利用JD-1轮轨模拟试验机研究水和油介质工况下磁场对轮轨黏着特性的影响.结果表明:在水和油介质工况下,磁场作用下的轮轨黏着力大于无磁场作用的黏着力,其中加磁水介质黏着力相对增幅达20%,加磁油介质黏着力相对增幅达50%;水和油介质工况下,施加磁场时速度对轮轨黏着力影响不大.
【总页数】3页(P27-29)
【作者】张鸿斐;王文健;王海洋;申鹏;刘启跃;费凡
【作者单位】西南交通大学摩擦学研究所,四川成都,610031;西南交通大学摩擦学研究所,四川成都,610031;西南交通大学摩擦学研究所,四川成都,610031;西南交通大学摩擦学研究所,四川成都,610031;西南交通大学摩擦学研究所,四川成
都,610031;西南交通大学摩擦学研究所,四川成都,610031
【正文语种】中文
【中图分类】TH117
【相关文献】
1.轮轨黏着下计及齿轮啮合特性的机车驱动系统主共振 [J], 王燕;刘建新;李淼;李奕璠;蔡久凤
2.基于全尺寸试验台的水介质条件下高速轮轨黏着特性试验研究 [J], 常崇义;陈波;
蔡园武;王俊彪
3.油介质下高速轮轨低黏着特性和撒砂试验研究 [J], 谭江; 黄双超; 梁树林; 赵鑫; 温泽峰
4.基于横向蠕滑特性的轮轨黏着试验研究 [J], 胡雅婷;张淑华;尧辉明
5.高速轮轨黏着机理及特性的研究 [J], 吴兵;金学松;温泽峰;王衡禹;赵鑫
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高铁轮轨钢的发展及高速下的轮轨损伤

高铁轮轨钢的发展及高速下的轮轨损伤

高铁轮轨钢的发展及高速下的轮轨损伤莫贝;燕青芝;王晔【摘要】随着列车运行速度的提高,车轮和轨道用钢也在不断更新换代.通过对比国内外车轮和轨道用钢的化学成分、力学性能,指明微合金化是提高高速列车轮轨钢性能的关键因素:微合金化能够在保证高强度的同时显著提高钢的韧性,从而提高钢的抗疲劳性能.并对近期关于高速列车轮轨磨损、滚动接触疲劳以及磨损和滚动接触疲劳之间关系的研究进展进行了综述.【期刊名称】《铁道机车车辆》【年(卷),期】2012(032)003【总页数】5页(P66-70)【关键词】高速列车;轮轨;磨损;滚动接触疲劳【作者】莫贝;燕青芝;王晔【作者单位】北京科技大学材料学院,北京100083;北京科技大学材料学院,北京100083;北京科技大学材料学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】U260.4高速铁路凭借其安全、运行速度快、运输能力大、受气候变化影响小、能耗低、对环境影响小和经济效益好等优点在现代交通运输中占有重要的地位。

研究结果表明[1],运行速度超过120 km/h后,列车的动力学条件发生显著变化,随着列车运行速度的提高,车轮与钢轨之间的磨损加剧,并且在高速列车的制动过程中,产生大量的摩擦热,加剧了车轮和钢轨因疲劳、剥离等引发的失效问题[2],给高速列车的安全运行带来极大的隐患,甚至发生安全事故,同时增加了铁路检修成本。

现代高铁对轮轨材料提出了更高的要求,更高的耐磨性以及抵抗热疲劳和接触疲劳的性能。

1 国内外高速列车轮轨用钢的发展1.1 国内外车轮钢的发展早期欧洲各国的高速车轮用钢普遍采用UIC 812-3标准的R7钢。

R7钢属中碳系铁素体—珠光体钢,其室温断裂韧性为K IC≈75 MPa·m1/2,在-60~-20℃的低温下,其K IC稳定在60 MPa·m1/2以上。

为了进一步提高其断裂韧性,Valdunes公司对R7钢的成分进行了调整,碳含量由原来的0.52%降到0.50%以下,Cr的含量由0.25%提到0.30%,并填加少量的Al、Cu合金元素进行强化,S、P含量控制在≤0.020%;经成分调整后,轮辋的室温断裂韧性超过85 MPa·m1/2,而抗拉强度由原来的860~940 MPa降低到860~900 MPa,只有轻微降低。

一种轮轨黏着特性模拟测试装置

专利名称:一种轮轨黏着特性模拟测试装置专利类型:实用新型专利
发明人:刘国栋,余朝刚,朱文良,杨子杰,朱文健申请号:CN202122260993.4
申请日:20210917
公开号:CN215640180U
公开日:
20220125
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本实用新型属于轨道交通领域,公开了一种轮轨黏着特性模拟测试装置,通过水平分布的模拟形式,能够大大降低了对空间的占用且便于进行相关组成构件的调整,包括基座、轨道模拟组件、轮对模拟组件以及径向加载汽缸,轨道模拟组件包括第一驱动电机和最终轨道模拟轮,轮对模拟组件包括第二驱动电机和轮对模拟轮,径向加载汽缸与最终轨道模拟轮分别位于轮对模拟轮的相对两侧,径向加载汽缸的输出端朝向轮对模拟轮的周面且径向加载汽缸的输出端沿轮对模拟轮的径向设置,最终轨道模拟轮和轮对模拟轮组成摩擦轮传动机构,第一驱动电机和第二驱动电机的输出轴均水平设置。

申请人:上海工程技术大学
地址:201620 上海市松江区龙腾路333号
国籍:CN
代理机构:上海唯智赢专利代理事务所(普通合伙)
代理人:刘朵朵
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高速轮轨黏着特性影响因素研究

部 分 膜 弹 流 理 论 以 多 重 网 格 技 术 为数 值 计 算 工 具 , 讨论 速度 、 接触 压力 、 轮径 、 轮 轨 表 面粗 糙 度 参 数 及 不 同 “ 第 三 介质 ” 等因素对轮轨 间黏着特性的影响 , 对 这 些 因 素 引 起 轮 轨 黏 着 特 性 变 化 的 机 理 进 行 数 值 分析 ; 采用 J D - 1型 轮 轨接触试验设备 , 将黏着系数在水 、 油 污 染 情 况 下 随 速 度 变 化 的 试 验 结 果 与 高 速 轮 轨 黏 着 数 值 模 型 的 计算 结果 进 行 对 比 。结 果 表 明 : 两者变化趋势一致 , 数 值 吻合 较好 。 关键词 : 高 速 ;轮 轨 ; 第三介 质 ; 黏 着 ;表 面 粗 糙 度 ;多 重 网格
a d h e s i o n mo d e l a n d t h e J D- 1 t e s t we r e c o mp a r e d .Th e c h a n g i n g t e n d e n c y o f t h e n u me r i c a l mo d e l r e s u l t s i s t h e
W U Bi n g, W EN Z e — f e n g, W A NG He n g — y u。 J I N Xu e — s o n g
( S t a t e Ke y L a b o r a t o r y o f Tr a c t i o n P o we r , S o u t h we s t J i a o t o n g Un i v e r s i t y , Ch e n g d u 6 1 0 0 3 1 。C h i n a )
第 3 5卷 第 3期

高速车轮材料与U71MnG钢轨材料的摩擦磨损试验

高速车轮材料与U71MnG钢轨材料的摩擦磨损试验高速车轮材料与U71MnG钢轨材料的摩擦磨损试验周韶博1,张银花2,张关震2,师陆冰3,王文健3(1.中国铁道科学研究院,北京100081;2.中国铁道科学研究院金属及化学研究所,北京100081;3.西南交通大学摩擦学研究所,四川成都 610031)摘要采用双轮对滚方式,利用MJP-30A试验机开展了ER8,ER8C 2种高速车轮材料与U71MnG钢轨材料的滚动摩擦磨损试验,对轮轨试样的磨损量、加工硬化、塑性变形规律和伤损情况进行了分析。

结果表明:ER8C试样的平均磨损量小于ER8试样,且ER8C试验组中钢轨试样的磨损量相对较小;ER8C试样的塑性变形层深度远小于ER8试样,不同试验组中钢轨试样的变形层深度没有明显差异;ER8试样的表面裂纹深度与长度、表面剥落层片大小均大于ER8C试样;磨损过程包含了黏着磨损、疲劳磨损和磨粒磨损等多种机制;ER8C材料的抗磨损、抗疲劳性能均优于ER8材料。

建议适当地提高车轮硬度来减缓车轮异常磨耗问题。

关键词高速铁路;轮轨硬度匹配;试验研究;轮轨材料;摩擦磨损轮轨之间既竞争又配合的关系是铁路领域重要的研究课题。

以材料损失为特征的横断面磨损(如轨距角磨损、轮缘磨损等)和纵断面不均匀磨损(如波磨、多边形磨耗等),以接触疲劳为特征的表面剥离掉块、点蚀与其他机械伤损(如擦伤和异物压入)共同制约着轮轨的使用寿命。

高速运行状态下的轮轨对其横、纵断面变化和疲劳裂纹等伤损都更为敏感,其伤损容限范围进一步缩小。

因此,高速轮轨材料的合理选择与匹配对保证运营安全和降低维护成本有着重要意义[1-3]。

目前,我国客运专线使用的高速钢轨为国产U71MnG热轧钢轨;而现役高速车轮材料有多种,如常用的ER8,ER8C等,与U71MnG 形成了复杂的轮轨材质匹配关系[4]。

尽管高速车轮的使用寿命普遍可达250万km以上,但凹形磨耗、多边形磨耗、轮缘磨耗等问题加重了车轮的运用维护负担,不同程度地降低了车轮的寿命并影响运营安全[6]。

【国家自然科学基金】_轮轨黏着_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140803


科研热词 轴重 水介质 黏着系数 黏着特性 黏着控制 黏着度 黏着 黏滑振动 高速列车 驱动动力学 防滑 钢轨 部分弹流 速度 递归最小二乘法 轮轨磨损 轮轨关系 蠕滑率 虚拟样机 磨损量 直接转矩控制 滚动速度 滑模控制 机车 曲线半径 异步电机 大功率机车 参数匹配 再生制动
推荐指数 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
科研热词 推荐指数 黏着系数 4 轮轨黏着 2 轮轨关系 2 黏着蠕滑 1 黏着 1 闸瓦压力优化 1 部分弹流 1 速度 1 轴重 1 轮轨滚动接触 1 轮轨 1 车辆工程 1 表面伤损 1 自适应控制 1 系统辨识 1 空气湿度 1 油水砂混合物 1 油水混合物 1 污油 1 污染介质 1 水介质 1 数值方法 1 弹性流体动力润滑 1 多重网格法 1 变摩擦系数 1 制动动力学 1 mixed lagrangian/eulerian方法 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
科研热词 黏着系数 黏着极限 黏滑振动 高速铁路 驱动系统动力学 驱动 钢轨磨损 钢轨 速度 轮轨黏着饱和 轮轨黏着 轮轨滚动接触 轮轨接触 轮轨 轮对 自激振动 磁场 生锈 法向特性 油介质 水介质 横向稳定性 模拟轮 机车 摩擦系数 并行计算 切向特性 冲角 介质
推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
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