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，降低鐵路設備的維護維修費用，有重大的經濟意義。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，具有一定的工程意義。本文取得的主要結果和結論如下：
　　1、干態(tài)工況下，隨蠕滑率的增加輪軌黏著系數先增加而后降低直至穩(wěn)定。蠕滑率為1.5％時黏著系數最大。隨著速度的提高，輪軌黏著系數有所下降；而降低軸重有利于提高輪軌的黏著系數。新模擬輪與模擬軌轉動產生的黏著系數要小于舊的模擬輪與模擬軌轉動產生的黏著系數。新模擬輪與模擬軌轉動產生的黏著系數與生銹的模擬輪與模擬軌轉動產生的黏著系數相

3、差無幾。隨著沖角的增加，輪軌縱向黏著系數有所下降，而橫向黏著系數呈現(xiàn)上升趨勢。
　　2、干態(tài)工況下運行的模擬輪軌突然轉入水介質工況時，黏著系數出現(xiàn)大幅下降，下降了約50-60％。水介質工況下，黏著系數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％時黏著系數最大。隨著速度的增加，輪軌黏著系數下降較大。隨著軸重的增加，黏著系數有所上升。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；水介質工況下，影響輪軌黏著系數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、油水砂混合物介質條件下，輪軌黏著系數均遠遠小于干態(tài)工況下輪軌黏著系數。其中油水砂介質下的輪軌黏著系數最大，約為0.08；污油介質下黏著系數次之，約為0.05；油水介質下的輪軌黏著系數最小約為0.03。通過比較三種油介質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；污油介質試驗后輪軌表面磨損最小，磨痕最窄；油水介質工況下輪軌表面的磨損情況處于污油介質和油水砂介質之間。
　　4、坡道工況下，干態(tài)時輪軌黏著系數在0.23～0.33之間；有水時輪軌黏著系數在0.08～0.11之間；有污油存在時輪軌黏著系數約為0.03。坡道運行時，在干態(tài)和水介質工況下，輪軌黏著系數隨速度的增加而減小。干態(tài)工況下輪軌黏著系數隨軸重的增加而減小；在水介質工況下，輪軌黏著系數隨軸重的增加而上升。在平直道

6、運行時，污油介質工況下磨痕最窄，磨損最??；水介質工況下次之；干態(tài)工況下磨痕最寬，磨損最大；在坡道運行時，水介質工況下磨痕最窄，磨損最??；干態(tài)工況下次之；污油介質工況下磨痕最寬，磨損最大。
　　5、水介質工況下撒砂可增加輪軌黏著系數35～65％；干態(tài)工況下撒砂對輪軌黏著系數有較小影響。水介質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，水介質工況下撒砂的增加效果越差。水介質工況下撒粗砂比

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

8、側磁場最強的部分能吸附輪軌磨損產生的鐵屑，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，當蠕滑率為1.38％時為臨界狀態(tài)，即接觸斑內粘著區(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，接觸斑內由蠕滑區(qū)變?yōu)楹暧^滑動區(qū)?？v向黏著力主要產生在輪軌蠕滑區(qū)。在蠕滑率開始增長階段0-0.7％時，輪軌黏著系數大致呈現(xiàn)線