高速列車輪軌材料間摩擦系數(shù)的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、輪軌系統(tǒng)是鐵路運(yùn)輸工具的關(guān)鍵組成部分之一,列車牽引、運(yùn)行和制動(dòng)必須通過(guò)輪軌之間的滾動(dòng)摩擦接觸來(lái)實(shí)現(xiàn),摩擦系數(shù)是輪軌滾動(dòng)接觸理論中非常重要的組成部分,列車運(yùn)行品質(zhì)也與輪軌材料摩擦副的匹配狀態(tài)有密切關(guān)系。隨著高速列車在世界各地的發(fā)展,越來(lái)越多的人注意到了輪軌滾動(dòng)接觸摩擦系數(shù)隨列車運(yùn)行速度的提高呈非線性變化,因此迫切需要有新的輪軌材料摩擦系數(shù)模型來(lái)滿足高速列車輪軌滾動(dòng)接觸分析的研究要求。
　　目前國(guó)內(nèi)外鮮有科研工作者運(yùn)用分子動(dòng)力學(xué)的方法

2、去研究微觀輪軌之間摩擦磨損運(yùn)動(dòng)機(jī)理,運(yùn)用分子動(dòng)力學(xué)研究輪軌之間摩擦系數(shù)的方法將繼續(xù)豐富摩擦學(xué)的理論知識(shí),形成在原子分子尺度上去研究輪軌間的力學(xué)行為,研究輪軌表面或界面金屬分子層的摩擦、磨損行為。
　　同時(shí),使用UMT-3摩擦試驗(yàn)機(jī),通過(guò)試樣試驗(yàn)的方法來(lái)研究輪軌材料試樣,并對(duì)生銹鋼塊和光潔鋼塊做了對(duì)比試驗(yàn)。然后在改變不同條件下,即不同載荷,不同溫度,不同相對(duì)速度條件下的摩擦行為,并使用掃描電子顯微鏡(SEM),X射線衍射(XRD),

3、X射線光電子能譜(XPS)等實(shí)驗(yàn)表征設(shè)備來(lái)解釋摩擦機(jī)理,并依據(jù)數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究提出新的摩擦系數(shù)關(guān)系式。
　　結(jié)果表明:微觀摩擦過(guò)程中的粘滑現(xiàn)象要比常規(guī)的宏觀摩擦過(guò)程強(qiáng)烈的多;Fe-Fe之間的靜摩擦力系數(shù)大約為0.97;隨著滑動(dòng)的進(jìn)行,滑塊剛開始受靜摩擦力,發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)后滑塊變?yōu)槭芑瑒?dòng)摩擦力作用;摩擦力按基本不變的斜率增加到某一值后突然降低,而后變化呈現(xiàn)一定的周期性;運(yùn)動(dòng)體與基體表面的溫度(勢(shì)能和牛頓層溫度)逐漸增加而后趨于穩(wěn)定,