高速動(dòng)車組車輪疲勞裂紋研究.pdf

1、近年來(lái)隨著我國(guó)高鐵事業(yè)的飛速發(fā)展，極大地帶動(dòng)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)。京滬高鐵與京廣高鐵的相繼開通，大大加強(qiáng)了京津冀經(jīng)濟(jì)圈與長(zhǎng)三角、珠三角經(jīng)濟(jì)圈的聯(lián)系，促進(jìn)了生產(chǎn)要素的快速流通，預(yù)計(jì)到2020年，“四縱四橫”鐵路規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)會(huì)全面貫通，這將會(huì)帶動(dòng)?xùn)|部、中部、西部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。并且隨著“一帶一路”戰(zhàn)略的實(shí)施，我國(guó)的高鐵技術(shù)將會(huì)走出國(guó)門，角逐世界市場(chǎng)。高速鐵路與其他交通運(yùn)輸方式相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：舒適快捷、安全平穩(wěn)、節(jié)能環(huán)保、載運(yùn)量大，同時(shí)高鐵運(yùn)輸?shù)?/p>

2、整套設(shè)施可以帶動(dòng)我國(guó)裝備制造業(yè)的向前發(fā)展。
　　如今，動(dòng)車組的實(shí)際速度可達(dá)到250～380km/h，運(yùn)行一段時(shí)間后在車輪踏面和鋼軌上就會(huì)看到大量的疲勞裂紋，這些裂紋貫通后又會(huì)形成許多點(diǎn)蝕凹坑。以及由于磨耗造成車輪踏面輪廓變形，即車輪失圓，上述的失效損傷都會(huì)惡化輪軌接觸狀態(tài)，并且引起沖擊載荷，這時(shí)車輪需要進(jìn)廠返修或更換鋼軌，通過旋修工藝或打磨技術(shù)恢復(fù)輪軌的使用性能。調(diào)研發(fā)現(xiàn)：車輪表面比較光滑的部分，疲勞裂紋往往很少；表面粗糙的部分，

3、疲勞裂紋很多。這說明輪軌間的疲勞與磨耗存在一定的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，一定程度上正是磨耗作用將部分疲勞裂紋磨去，抑制了裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展。因此在一定運(yùn)行里程范圍內(nèi)，研究輪軌接觸疲勞與磨耗的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，對(duì)于正確維護(hù)保養(yǎng)車輪與鋼軌具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　車輪踏面上的接觸疲勞形成機(jī)理十分復(fù)雜，涉及到許多交叉的學(xué)科，至今對(duì)此類破壞現(xiàn)象形成的原因還在探索。本文在廣泛借鑒國(guó)內(nèi)外輪軌滾動(dòng)接觸疲勞損傷問題研究的基礎(chǔ)上，首先模擬仿真輪軌接觸在不同軸重、橫移量、沖

4、角、軌底坡下的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，并找出對(duì)輪軌接觸狀態(tài)影響最大的因素，為后文進(jìn)一步分析接觸疲勞打下基礎(chǔ)。其次對(duì)車輪踏面上人造裂紋的演化進(jìn)行了定性分析，重點(diǎn)考察彎道半徑、運(yùn)行里程、沖擊載荷對(duì)車輪踏面上疲勞裂紋的影響。實(shí)驗(yàn)操作為將車輪試樣安裝在實(shí)驗(yàn)臺(tái)架上，對(duì)照現(xiàn)場(chǎng)采集到的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信號(hào)，通過實(shí)驗(yàn)臺(tái)架上的液壓驅(qū)動(dòng)器施加給車輪，促使人造裂紋演化。在實(shí)驗(yàn)后期，利用掃描電子顯微鏡、能譜分析儀、超聲波探測(cè)儀、踏面輪廓測(cè)試儀等設(shè)備對(duì)車輪試樣上的人造裂紋進(jìn)行測(cè)試