輪軌黏著特性試驗研究.pdf

1、隨著高速重載鐵路的快速發(fā)展，對輪軌間的黏著問題研究提出了更高的要求，尤其是速度的提高，使輪軌黏著問題的研究變得更加復(fù)雜。良好的輪軌黏著能有效地改善輪軌系統(tǒng)的工作性能、延長輪軌使用壽命，降低鐵路設(shè)備的維護(hù)維修費用，有重大的經(jīng)濟意義。深入透徹的分析研究這個問題，從最根本上保障列車運行安全，保證乘客的生命安全。
　　本論文研究了干態(tài)和各種介質(zhì)工況下的輪軌黏著特性，以及對舊的增粘方法的理論研究和對新的增粘方法的提出。論文研究結(jié)果為我國重載

2、與高速鐵路的發(fā)展及輪軌黏著特性的研究提供了參考依據(jù)，具有一定的工程意義。本文取得的主要結(jié)果和結(jié)論如下：
　　1、干態(tài)工況下，隨蠕滑率的增加輪軌黏著系數(shù)先增加而后降低直至穩(wěn)定。蠕滑率為1.5％時黏著系數(shù)最大。隨著速度的提高，輪軌黏著系數(shù)有所下降；而降低軸重有利于提高輪軌的黏著系數(shù)。新模擬輪與模擬軌轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的黏著系數(shù)要小于舊的模擬輪與模擬軌轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的黏著系數(shù)。新模擬輪與模擬軌轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的黏著系數(shù)與生銹的模擬輪與模擬軌轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的黏著系數(shù)相

3、差無幾。隨著沖角的增加，輪軌縱向黏著系數(shù)有所下降，而橫向黏著系數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢。
　　2、干態(tài)工況下運行的模擬輪軌突然轉(zhuǎn)入水介質(zhì)工況時，黏著系數(shù)出現(xiàn)大幅下降，下降了約50-60％。水介質(zhì)工況下，黏著系數(shù)隨蠕滑率的增加出現(xiàn)先增加而后下降，最后逐漸趨于穩(wěn)定。蠕滑率為1％時黏著系數(shù)最大。隨著速度的增加，輪軌黏著系數(shù)下降較大。隨著軸重的增加，黏著系數(shù)有所上升。利用三因素四水平試驗方法僅考慮速度、軸重和軌道曲線半徑時，干態(tài)工況下，影響輪軌黏著

4、系數(shù)變化的因素由大及小分別為軸重，速度，軌道曲線半徑；水介質(zhì)工況下，影響輪軌黏著系數(shù)變化的因素由大及小分別為速度，軸重，軌道曲線半徑。
　　3、在污油、油水混合物、油水砂混合物介質(zhì)條件下，輪軌黏著系數(shù)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于干態(tài)工況下輪軌黏著系數(shù)。其中油水砂介質(zhì)下的輪軌黏著系數(shù)最大，約為0.08；污油介質(zhì)下黏著系數(shù)次之，約為0.05；油水介質(zhì)下的輪軌黏著系數(shù)最小約為0.03。通過比較三種油介質(zhì)混合物試驗后輪軌表面，發(fā)現(xiàn)油水砂試驗后輪軌表面磨損最

5、為明顯，磨痕最寬；污油介質(zhì)試驗后輪軌表面磨損最小，磨痕最窄；油水介質(zhì)工況下輪軌表面的磨損情況處于污油介質(zhì)和油水砂介質(zhì)之間。
　　4、坡道工況下，干態(tài)時輪軌黏著系數(shù)在0.23～0.33之間；有水時輪軌黏著系數(shù)在0.08～0.11之間；有污油存在時輪軌黏著系數(shù)約為0.03。坡道運行時，在干態(tài)和水介質(zhì)工況下，輪軌黏著系數(shù)隨速度的增加而減小。干態(tài)工況下輪軌黏著系數(shù)隨軸重的增加而減?。辉谒橘|(zhì)工況下，輪軌黏著系數(shù)隨軸重的增加而上升。在平直道

6、運行時，污油介質(zhì)工況下磨痕最窄，磨損最?。凰橘|(zhì)工況下次之；干態(tài)工況下磨痕最寬，磨損最大；在坡道運行時，水介質(zhì)工況下磨痕最窄，磨損最?。桓蓱B(tài)工況下次之；污油介質(zhì)工況下磨痕最寬，磨損最大。
　　5、水介質(zhì)工況下撒砂可增加輪軌黏著系數(shù)35～65％；干態(tài)工況下撒砂對輪軌黏著系數(shù)有較小影響。水介質(zhì)下撒砂的增粘效果主要取決于砂子顆粒的直徑及撤砂量，大砂粒直徑的增粘效果更佳。隨著速度的增加，水介質(zhì)工況下撒砂的增加效果越差。水介質(zhì)工況下撒粗砂比

7、撒細(xì)砂磨損嚴(yán)重。撒粗砂后模擬輪試件表面硬度高于撒細(xì)砂后模擬輪試件表面硬度。水介質(zhì)工況下撒砂會出現(xiàn)兩條軌跡，內(nèi)軌跡區(qū)域磨損相對嚴(yán)重，外軌跡與內(nèi)軌跡之間區(qū)域磨損相對較小。
　　6、水和油介質(zhì)工況下施加磁場作用后可顯著增加輪軌黏著系數(shù)，其中水介質(zhì)下增幅達(dá)20％以上，油介質(zhì)下增加達(dá)到50％。水和油介質(zhì)工況下，施加磁場時速度對輪軌黏著系數(shù)影響不大；不同磁場強度對輪軌黏著系數(shù)有一定的影響作用，隨著磁場強度的增加，輪軌黏著系數(shù)也相應(yīng)增加：并且兩

8、側(cè)磁場最強的部分能吸附輪軌磨損產(chǎn)生的鐵屑，從而減少了輪軌之間的第三體磨損。
　　7、通過CONTACT計算程序可以得知：蠕滑率為0時，粘著區(qū)很大，蠕滑區(qū)幾乎為0；隨著蠕滑率的增加，粘著區(qū)減小，蠕滑區(qū)增加，當(dāng)蠕滑率為1.38％時為臨界狀態(tài)，即接觸斑內(nèi)粘著區(qū)較減小為0，蠕滑區(qū)增大至全部接觸斑；隨著蠕滑率的繼續(xù)增加，接觸斑內(nèi)由蠕滑區(qū)變?yōu)楹暧^滑動區(qū)?？v向黏著力主要產(chǎn)生在輪軌蠕滑區(qū)。在蠕滑率開始增長階段0-0.7％時，輪軌黏著系數(shù)大致呈現(xiàn)線