高速鐵路輪軌材料硬度匹配試驗研究.pdf

1、我國高速鐵路直線鋼軌的磨耗很小，加工硬化輕微;而高速車輪則出現(xiàn)了凹形磨耗和多邊形磨耗等問題。針對這些問題，本文從輪軌硬度匹配的角度出發(fā)，開展了試驗研究和現(xiàn)場測試，給出了高速輪軌材料合理的硬度匹配組合和硬度比范圍;針對我國高速鐵路使用的U71MnG鋼軌，對比研究了我國兩種主型車輪材料ER8和ER8C抗磨損和抗疲勞等性能，獲得了我國高速輪軌材料的加工硬化及磨耗的初步規(guī)律。
　　世界主要高速鐵路國家應(yīng)用的輪軌硬度比各不相同，歐洲和中國的

2、高速輪軌硬度比（輪/軌）接近1∶1，日本則在1.2∶1以上。部分國家在致力于提高車輪硬度來解決車輪異常磨耗問題。
　　基于赫茲接觸理論，利用Amsler摩擦磨損試驗機在垂向載荷490N，滑差10％的試驗條件下進行了6種輪軌材料，9種組合的摩擦磨損試驗。輪軌試樣的磨耗量隨試驗循環(huán)次數(shù)的增加呈近似線性增加。輪軌硬度比在1.05∶1～1.15∶1范圍內(nèi)時，輪軌試樣的磨耗量較為均衡且車輪試樣變形較小。首次測量、分析了小比例車輪試樣的多邊形

3、磨耗現(xiàn)象。隨著車輪試樣硬度值增加，多邊形磨耗明顯減輕;鋼軌硬度較低時，車輪試樣的多邊形磨耗亦較輕。
　　利用MJP-30A摩擦磨損試驗機進行了ER8和ER8C高速車輪材料與U71MnG鋼軌材料的摩擦磨損試驗。與硬度較高的ER8C試樣對磨的U71MnG鋼軌試樣磨損量更小。ER8C車輪試樣抗磨損、抗變形和抗疲勞性能均優(yōu)于ER8材料。不同試驗組中U71MnG鋼軌試樣的表面損傷沒有明顯差異。
　　開展現(xiàn)場測試研究了高速輪軌材料的加工

4、硬化和磨耗規(guī)律。結(jié)果表明:1）在約20萬公里的鏇修周期內(nèi)，ER8和ER8C的踏面硬度值分別在300～320HB和310～335HB范圍內(nèi)波動;2）車輪踏面存在加工硬化不均勻現(xiàn)象;3）直線鋼軌加工硬化輕微，武廣高鐵鋼軌在4400萬噸通過總重下的相對加工硬化率在3.1％～8.5％范圍;4）測試動車組中，ER8和ER8C車輪的踏面磨耗速率約為0.04～0.05mm/萬km;5）京滬高鐵試驗段鋼軌的垂直磨耗約為0.0017mm/Mt，磨耗輕微。