踏面制動(dòng)溫升對(duì)車輪磨耗影響的研究.pdf

1、輪軌之間的磨耗一直是鐵路行業(yè)的難點(diǎn)、重點(diǎn)，隨著軸重、行車速度的不斷增加，輪軌之間的磨耗更為嚴(yán)重;此外，踏面制動(dòng)在貨車和地鐵車輛的廣泛應(yīng)用，使得在列車制動(dòng)過程中，車輪踏面溫升急劇上升，高達(dá)300℃。由于車輪踏面溫升的影響，車輪表面的材料屬性發(fā)生改變，改變了輪軌接觸狀態(tài)和耐磨性，最終對(duì)車輪磨耗造成影響。為了能夠更加精確的對(duì)踏面制動(dòng)過程中車輪磨耗的模擬仿真，本文提出了一種能夠兼顧計(jì)算精度和計(jì)算效率的間歇熱源法的制動(dòng)溫升有限元方法，并基于Arc

2、hard磨耗模型，建立了一種可以考慮溫度效應(yīng)的車輪磨耗模型。該模型能夠更加精確的對(duì)車輪磨耗進(jìn)行預(yù)測(cè)，為車輪養(yǎng)護(hù)維修提供理論依據(jù)。
　　本論文的主要內(nèi)容包括:
　　1.對(duì)國內(nèi)外車輪磨耗和車輪踏面制動(dòng)溫升的研究方法和現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)敘述，明確了制動(dòng)溫升對(duì)磨耗影響的重要性及本文的研究意義和目的。
　　2.針對(duì)傳統(tǒng)模擬車輪踏面溫升數(shù)值計(jì)算方法的計(jì)算效率和計(jì)算精度不能兼顧的問題，提出了一種新的熱流密度加載方式。并以重載列車緊急制動(dòng)

3、為研究對(duì)象，通過與移動(dòng)熱源法、均布熱源法的計(jì)算精度和計(jì)算效率進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果顯示:間歇熱源法既能達(dá)到移動(dòng)熱源法的計(jì)算精度，也能達(dá)到均布熱源法的計(jì)算效率，且還能反映均布熱源法所無法反映的閘瓦與踏面之間的接觸-脫離-接觸的物理現(xiàn)象而引起的溫度波動(dòng)特性。
　　3.基于材料力學(xué)理論和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立了車輪材料屬性與溫度之間的函數(shù)關(guān)系，并利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了修正。結(jié)合踏面制動(dòng)溫升隨時(shí)間的關(guān)系，得到車輪材料抗拉強(qiáng)度、彈性模量、摩擦系數(shù)和硬度隨制動(dòng)時(shí)

4、間的變化規(guī)律。
　　4.基于Archard磨耗模型和車輪鋼材料屬性隨溫度的變化規(guī)律，建立了一種可以考慮溫度效應(yīng)的車輪磨耗模型。該模型從兩方面考慮制動(dòng)溫升對(duì)車輪磨耗的影響:一是溫度對(duì)接觸斑黏著區(qū)劃分的影響;二是溫度對(duì)參與磨耗計(jì)算的相關(guān)參數(shù)的影響。
　　5.分析了重載列車典型制動(dòng)工況下（緊急制動(dòng)和大長坡道制動(dòng)）最高溫升時(shí)刻輪軌接觸斑黏著區(qū)的劃分;計(jì)算了車輪滾過一個(gè)接觸斑時(shí)，輪軌接觸斑內(nèi)單元磨耗深度;計(jì)算了車輪在整個(gè)制動(dòng)周期內(nèi)，車