踏面制動溫升對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、重點，隨著軸重、行車速度的不斷增加，輪軌之間的磨耗更為嚴重;此外，踏面制動在貨車和地鐵車輛的廣泛應用，使得在列車制動過程中，車輪踏面溫升急劇上升，高達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，最終對車輪磨耗造成影響。為了能夠更加精確的對踏面制動過程中車輪磨耗的模擬仿真，本文提出了一種能夠兼顧計算精度和計算效率的間歇熱源法的制動溫升有限元方法，并基于Arc

2、hard磨耗模型，建立了一種可以考慮溫度效應的車輪磨耗模型。該模型能夠更加精確的對車輪磨耗進行預測，為車輪養(yǎng)護維修提供理論依據。
　　本論文的主要內容包括:
　　1.對國內外車輪磨耗和車輪踏面制動溫升的研究方法和現狀進行了詳細敘述，明確了制動溫升對磨耗影響的重要性及本文的研究意義和目的。
　　2.針對傳統(tǒng)模擬車輪踏面溫升數值計算方法的計算效率和計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

3、為研究對象，通過與移動熱源法、均布熱源法的計算精度和計算效率進行對比。結果顯示:間歇熱源法既能達到移動熱源法的計算精度，也能達到均布熱源法的計算效率，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-接觸的物理現象而引起的溫度波動特性。
　　3.基于材料力學理論和試驗數據，建立了車輪材料屬性與溫度之間的函數關系，并利用實測數據進行了修正。結合踏面制動溫升隨時間的關系，得到車輪材料抗拉強度、彈性模量、摩擦系數和硬度隨制動時

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的車輪磨耗模型。該模型從兩方面考慮制動溫升對車輪磨耗的影響:一是溫度對接觸斑黏著區(qū)劃分的影響;二是溫度對參與磨耗計算的相關參數的影響。
　　5.分析了重載列車典型制動工況下（緊急制動和大長坡道制動）最高溫升時刻輪軌接觸斑黏著區(qū)的劃分;計算了車輪滾過一個接觸斑時，輪軌接觸斑內單元磨耗深度;計算了車輪在整個制動周期內，車