鋼軌表面瞬態(tài)傳熱系數(shù)的實驗研究.pdf

1、列車運行過程中，由于輪軌接觸區(qū)域不可避免的摩擦原因，在輪軌接觸區(qū)域產(chǎn)生摩擦熱，該熱主要儲存在輪軌接觸區(qū)表層。當其不能及時有效地被散失掉時，積聚的熱量使鋼軌表面溫度顯著升高，導(dǎo)致輪軌接觸區(qū)材料的組織結(jié)構(gòu)等物化特性發(fā)生改變，材料的強度降低，使機械磨損加速，產(chǎn)生噪聲，同時造成輪軌表面的裂紋、剝離等破壞；另一方面，無縫鋼軌限制了鋼軌自由伸縮，當鋼軌溫度變化時，由此產(chǎn)生的熱應(yīng)力幾乎與機械應(yīng)力處于同一數(shù)量級，影響列車的安全運行。隨著列車高速化、重載

2、化，加上頻繁的制動與加速牽引，由此產(chǎn)生的摩擦熱極大地促進了列車輪軌接觸區(qū)域表層溫升，使列車的運行環(huán)境進一步惡化，給列車的舒適性、平穩(wěn)性及安全運行帶來隱患。由摩擦熱引起的輪軌溫度過高是導(dǎo)致上述危害的主要因素，而對流換熱是摩擦熱散失的主要方式。列車在鋼軌上摩擦運動過程中不可避免的溫升與輪軌接觸區(qū)域附近的瞬態(tài)對流換熱系數(shù)密切相關(guān)，鋼軌表面瞬態(tài)換熱系數(shù)的大小直接影響鋼軌表面的溫度場及溫升程度。所以獲得鋼軌表面輪軌接觸附近局域的瞬態(tài)對流傳熱系數(shù)非

3、常重要,對鋼軌的維護、安全使用，及時準確掌握鋼軌表面的動態(tài)溫度及列車的安全運行,具有十分重要的理論及實際意義。所以，當列車高速通過鋼軌時，本文對鋼軌表面的瞬態(tài)傳熱特性進行了研究。
　　本文在閱讀國內(nèi)外相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，對輪軌接觸模型的傳熱機理進行了分析，介紹了鋼軌表面?zhèn)鳠岬奈锢砟Ｐ?，以牛頓冷卻公式為實驗原理，設(shè)計了研究鋼軌表面瞬態(tài)傳熱特性的實驗系統(tǒng)，以真實列車模型為藍本，應(yīng)用相似原理，設(shè)計了模擬輪軌。同時，采取了一系列措施，對變頻