不同滑差率下重载列车车轮钢的摩擦磨损仿真及实验研究

发布时间：2022-05-08 21:28

　　车轮作为列车行走部的重要部件,是车体与钢轨之间接触的唯一部件。在列车运行中蠕滑不可避免,车轮的蠕滑性是造成轮轨滚动接触不连续或不均匀磨耗的主要成因之一。当车轮磨损严重时,会导致车轮踏面凹凸不光滑,继而影响列车运行的平稳性和舒适性,而重载列车对车轮具有更严重的损伤,甚至会导致车轮断裂造成重大的安全事故。因此,将滑差率作为重载列车车轮研究中的重要变量具有很高的研究价值。论文通过试验与仿真来研究重载列车车轮的摩擦磨损特性。利用GPM-40试验机进行CL70车轮钢在不同滑差率下的摩擦磨损试验,并采用动力学分析软件Ls-dyna进行了不同尺度下的轮轨接触区域动力学仿真,对车轮的接触表层应力进行分析,具体工作及结论如下:设计不同滑差率下的轮轨摩擦磨损试验,研究滑差率对车轮表层组织演变与性能变化的影响。试验结果表明:在车轮接触面出现了塑性变形和少许压溃,但没有产生过大的损伤损坏;而滑差率对车轮的磨损量与摩擦系数影响不大。在硬度方面,滑差率会加快车轮钢的硬化速度。通过分析车轮钢的内部组织照片发现,滑差率的增加会导致车轮表层的塑性变形层厚度也随之增加。以先整体分析到局部细化分析作为仿真研究思路,研究轮轨... 

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 重载铁路的发展历程
        1.2.1 国外重载铁路的发展
        1.2.2 国内重载铁路的发展
    1.3 轮轨损伤国内外研究进展
        1.3.1 重载车轮与钢轨的磨损
        1.3.2 摩擦磨损过程
        1.3.3 轮轨材料摩擦磨损试验研究现状
    1.4 课题研究意义及研究内容
第二章 轮轨磨损机理及接触理论模型
    2.1 轮轨磨损机理
        2.1.1 黏着磨损与磨料磨损
        2.1.2 表面疲劳磨损和腐蚀磨损
    2.2 轮轨蠕滑现象
    2.3 轮轨接触理论模型
        2.3.1 Kalker简化理论模型
        2.3.2 Hertz理论模型
        2.3.3 Kalker三维弹性体非Hertz滚动接触理论及其局限性
    2.4 弹塑性有限元理论
    本章小结
第三章 试验材料及方法
    3.1 试验材料
    3.2 试验设备及参数设定
        3.2.1 摩擦磨损试验
        3.2.2 接触应力计算
    3.3 试验流程
    3.4 试验性能分析方法
        3.4.1 摩擦系数记录分析
        3.4.2 磨损量分析测量
        3.4.3 硬度试验工作原理
        3.4.4 显微组织观察分析
    本章小结
第四章 车轮钢摩擦磨损试验研究
    4.1 试验方案设计
    4.2 滑差率对车轮接触面形貌的影响分析
    4.3 滑差率对车轮摩擦系数和磨损量的影响分析
    4.4 滑差率对微观硬度的影响分析
    4.5 滑差率对车轮钢内部组织的影响分析
    本章小结
第五章 轮轨接触的有限元仿真
    5.1 轮轨接触的几何模型及网格划分
        5.1.1 轮轨接触几何模型
        5.1.2 轮轨接触有限元模型及网格划分
    5.2 载荷工况及材料选择
        5.2.1 载荷工况
        5.2.2 模型材料与接触属性
    5.3 实际运行中轮轨接触仿真结论
    5.4 摩擦磨损试验机上轮轨接触仿真结论
    5.5 轮轨局部接触区域仿真结论
    本章小结
结论与展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]重载机车轮轨黏着利用技术研究综述[J]. 何静,刘建华,张昌凡.  铁道学报. 2018(09)
[2]我国铁路重载铁路单元式列车组合模型研究[J]. 王宇强,魏玉光.  铁道运输与经济. 2018(06)
[3]轴重对轮轨材料滚动磨损与损伤行为影响[J]. 丁昊昊,王文健,郭俊,刘启跃,朱旻昊.  材料工程. 2015(10)
[4]山西中南部通道重载列车运输试验及对线路设计的启示[J]. 王宇嘉,徐利民,贾永刚,花伟,魏然.  铁道货运. 2015(10)
[5]我国铁路重载运输技术体系的现状与发展[J]. 胡亚东.  中国铁道科学. 2015(02)
[6]车轮材料对轮轨滚动摩擦磨损行为的影响[J]. 王文健,汪洪,刘启跃.  西南交通大学学报. 2013(05)
[7]天津地铁1号线车轮损伤原因探究及对策[J]. 杜远,邵奇.  现代城市轨道交通. 2013(04)
[8]合金含量对高速车轮材料滚动接触磨损性能的影响[J]. 曾东方,鲁连涛,张远彬,张继旺,温泽峰,朱旻昊.  摩擦学学报. 2012(06)
[9]碳含量对车轮钢滚动摩擦磨损性能影响[J]. 王文健,张向龙,张继旺,郭俊,刘启跃.  铁道学报. 2012(02)
[10]我国重载铁路发展模式研究[J]. 夏胜利,杨浩,张进川,晁阳.  铁道运输与经济. 2011(09)

博士论文
[1]车轮踏面伤损对高速列车动力学行为的影响[D]. 王忆佳.西南交通大学 2014
[2]重载组合列车牵引及制动系统的试验与仿真研究[D]. 张波.中国铁道科学研究院 2009

硕士论文
[1]大轴重重载铁路曲线参数对钢轨磨耗的影响分析[D]. 刘瑶.西南交通大学 2017
[2]高速轮轨关系试验台的蠕滑特性仿真研究[D]. 周春阳.中国铁道科学研究院 2016
[3]钢轨综合摩擦管理策略对轮轨磨耗的影响研究[D]. 李磊.西南交通大学 2016
[4]大秦线3万t重载组合列车仿真及试验验证[D]. 王磊.中国铁道科学研究院 2015
[5]重载铁路线路参数分析及其行车动力特性研究[D]. 李浩宇.石家庄铁道大学 2014
[6]工程车辆落物保护装置动力学仿真及试验研究[D]. 李春.吉林大学 2005



本文编号：3652405