鋼軌表面瞬態(tài)傳熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、列車運(yùn)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(chǔ)存在輪軌接觸區(qū)表層。當(dāng)其不能及時(shí)有效地被散失掉時(shí)，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(qiáng)度降低，使機(jī)械磨損加速，產(chǎn)生噪聲，同時(shí)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(dāng)鋼軌溫度變化時(shí)，由此產(chǎn)生的熱應(yīng)力幾乎與機(jī)械應(yīng)力處于同一數(shù)量級(jí)，影響列車的安全運(yùn)行。隨著列車高速化、重載

2、化，加上頻繁的制動(dòng)與加速牽引，由此產(chǎn)生的摩擦熱極大地促進(jìn)了列車輪軌接觸區(qū)域表層溫升，使列車的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)一步惡化，給列車的舒適性、平穩(wěn)性及安全運(yùn)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(duì)流換熱是摩擦熱散失的主要方式。列車在鋼軌上摩擦運(yùn)動(dòng)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(duì)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(duì)流傳熱系數(shù)非

3、常重要,對(duì)鋼軌的維護(hù)、安全使用，及時(shí)準(zhǔn)確掌握鋼軌表面的動(dòng)態(tài)溫度及列車的安全運(yùn)行,具有十分重要的理論及實(shí)際意義。所以，當(dāng)列車高速通過鋼軌時(shí)，本文對(duì)鋼軌表面的瞬態(tài)傳熱特性進(jìn)行了研究。
　　本文在閱讀國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)輪軌接觸模型的傳熱機(jī)理進(jìn)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(shí)驗(yàn)原理，設(shè)計(jì)了研究鋼軌表面瞬態(tài)傳熱特性的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，以真實(shí)列車模型為藍(lán)本，應(yīng)用相似原理，設(shè)計(jì)了模擬輪軌。同時(shí)，采取了一系列措施，對(duì)變頻