【摘 要】
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随着高铁及重载列车的广泛应用,轮轨接触关系发生了一系列的变化。轮轨中的弹塑性变形、水介质等界面流体、表面微观形貌、接触温升等因素对轮轨接触关系的影响越来越明显,轮
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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随着高铁及重载列车的广泛应用,轮轨接触关系发生了一系列的变化。轮轨中的弹塑性变形、水介质等界面流体、表面微观形貌、接触温升等因素对轮轨接触关系的影响越来越明显,轮轨大多处于非赫兹型接触状况中。经典的赫兹型轮轨接触模型的局限性日益明显,发展非赫兹型轮轨接触理论模型具有十分重要的意义。本文的工作主要包含以下三个方面:
(1)针对轮轨弹塑性滚动接触,建立弹塑性滚动接触蠕滑率/力理论分析模型。与经典弹性粘滑理论模型对比后,发现轮轨表面下塑性变形使得相同蠕滑率下牵引力较小,并且轮轨滚动接触临界蠕滑率变大。轴重及摩擦系数均会增加粘着区尺寸及临界蠕滑率。轴重对接触斑内粘着区尺寸及临界蠕滑率的影响近似成线性关系。摩擦系数对轮轨粘着行为的影响更为明显,并表现出一定的非线性关系。
(2)建立存在界面流体时轮轨滚动接触低粘着流--固耦合分析模型。通过对速度、轴重、表面粗糙度、表面微观形貌导向及接触温升等因素的数值分析发现如下规律:速度导致粘着系数明显降低,是导致轮轨粘着系数降低的主要因素之一;实际轮轨接触中,温升是导致随着轴重增加粘着系数反而降低的主要因素之一;对轮轨表面微观形貌的影响分析必须基于瞬态模型,高速滚动时纵向形貌对应的粘着系数最小,横向形貌对应的粘着系数最大,低速滚动时规律相反。
(3)利用双盘滚动实验设备研究低速时轮轨表面微观形貌导向对粘着系数的影响规律,实验结果充分证实了理论分析所得到的规律。
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