不同溫濕度對高速列車車輪磨耗的影響分析.pdf

1、現(xiàn)如今，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，鐵路在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展中扮演著極其關(guān)鍵的角色。車輪和鋼軌是高速鐵路周轉(zhuǎn)率高、價格昂貴的易耗件，對運(yùn)行成本有很大影響。外界環(huán)境溫濕度是摩擦系數(shù)的影響因素之一，其變化會對輪軌磨耗產(chǎn)生重要的影響，由于我國地域遼闊，不同地區(qū)空氣溫濕度有著顯著差異，因此我國鐵路所服役的大氣溫濕度環(huán)境非常復(fù)雜，研究溫濕度對高速列車輪軌磨耗的影響對保證列車的安全運(yùn)行、保障我國鐵路網(wǎng)的全天候正常運(yùn)營有著深遠(yuǎn)的意義。
　　基于He

2、rtz輪軌滾動接觸理論、mixed Lagrangian-Eulerian法輪軌滾動接觸理論、Archard磨耗模型、Zobory磨耗模型及最小二乘法，推導(dǎo)得出考慮溫濕度影響的摩擦系數(shù)預(yù)測理論和考慮溫濕度影響的磨耗預(yù)測理論。隨后將現(xiàn)場監(jiān)測得到的南昌鐵路局動車段車輪磨耗數(shù)據(jù)，與對應(yīng)的基于溫濕度影響的磨耗預(yù)測理論建立得到的模型預(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，分析考慮溫濕度影響的磨耗預(yù)測理論可行性。結(jié)果表明：現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)與模型預(yù)測數(shù)據(jù)之間的相關(guān)系數(shù)為0.9

3、02，說明二者相關(guān)性和顯著性均較好，故溫濕度影響的磨耗預(yù)測理論可行性較好。
　　參考CRH2車輪LMa型面以及CHN60標(biāo)準(zhǔn)鋼軌的真實幾何尺寸，通過mixed Lagrangian/Eulerian方法建立高速輪軌滾動接觸穩(wěn)態(tài)有限元模型，基于考慮溫濕度影響的摩擦系數(shù)預(yù)測理論和考慮溫濕度影響的摩擦系數(shù)預(yù)測理論磨耗預(yù)測理論，預(yù)測并分析LMa型面在不同溫濕度條件下接觸特性及磨耗特性。結(jié)果表明：隨著外界溫濕度的增加，車輪踏面接觸斑內(nèi)的縱向

4、蠕滑力、橫向蠕滑力、縱向蠕滑率最大值、橫向蠕滑率最大值、磨耗深度最大值均呈現(xiàn)減小的趨勢；當(dāng)外界溫濕度從（-10℃，55%）上升到（40℃，95%）的過程中，車輪踏面接觸斑內(nèi)的縱向蠕滑力、橫向蠕滑力、縱向蠕滑率最大值、橫向蠕滑率最大值、磨耗深度最大值分別減小47.98%、66.84%、40.68%、46.05%、81.04%。
　　基于考慮溫濕度影響的磨耗預(yù)測理論，對XP55、S1002以及LMa車輪型面進(jìn)行表面接觸特性及磨耗特性分

5、析，優(yōu)選出最適合濕熱地區(qū)高速列車車輪型面，控制濕熱地區(qū)高速列車車輪磨耗。結(jié)果表明：雖然XP55車輪型面車輪對中性能、牽引性能均最好，但是耐磨性最差，易發(fā)生磨耗；同時，S1002車輪型面磨耗較小，但是與CHN60軌匹配性能、力學(xué)性能及牽引性能均較差；LMa車輪型面牽引性能、力學(xué)性能及輪對恢復(fù)對中性能雖然小于XP55車輪型面，但仍大于S1002車輪型面，同時，磨耗深度偏小，說明該型面耐磨性能雖然小于S1002車輪型面，但仍大于XP55車輪型