高速鐵路輪軌材料硬度匹配試驗(yàn)研究.pdf

1、我國(guó)高速鐵路直線鋼軌的磨耗很小，加工硬化輕微;而高速車(chē)輪則出現(xiàn)了凹形磨耗和多邊形磨耗等問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，本文從輪軌硬度匹配的角度出發(fā)，開(kāi)展了試驗(yàn)研究和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，給出了高速輪軌材料合理的硬度匹配組合和硬度比范圍;針對(duì)我國(guó)高速鐵路使用的U71MnG鋼軌，對(duì)比研究了我國(guó)兩種主型車(chē)輪材料ER8和ER8C抗磨損和抗疲勞等性能，獲得了我國(guó)高速輪軌材料的加工硬化及磨耗的初步規(guī)律。
　　世界主要高速鐵路國(guó)家應(yīng)用的輪軌硬度比各不相同，歐洲和中國(guó)的

2、高速輪軌硬度比（輪/軌）接近1∶1，日本則在1.2∶1以上。部分國(guó)家在致力于提高車(chē)輪硬度來(lái)解決車(chē)輪異常磨耗問(wèn)題。
　　基于赫茲接觸理論，利用Amsler摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)在垂向載荷490N，滑差10％的試驗(yàn)條件下進(jìn)行了6種輪軌材料，9種組合的摩擦磨損試驗(yàn)。輪軌試樣的磨耗量隨試驗(yàn)循環(huán)次數(shù)的增加呈近似線性增加。輪軌硬度比在1.05∶1～1.15∶1范圍內(nèi)時(shí)，輪軌試樣的磨耗量較為均衡且車(chē)輪試樣變形較小。首次測(cè)量、分析了小比例車(chē)輪試樣的多邊形

3、磨耗現(xiàn)象。隨著車(chē)輪試樣硬度值增加，多邊形磨耗明顯減輕;鋼軌硬度較低時(shí)，車(chē)輪試樣的多邊形磨耗亦較輕。
　　利用MJP-30A摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了ER8和ER8C高速車(chē)輪材料與U71MnG鋼軌材料的摩擦磨損試驗(yàn)。與硬度較高的ER8C試樣對(duì)磨的U71MnG鋼軌試樣磨損量更小。ER8C車(chē)輪試樣抗磨損、抗變形和抗疲勞性能均優(yōu)于ER8材料。不同試驗(yàn)組中U71MnG鋼軌試樣的表面損傷沒(méi)有明顯差異。
　　開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試研究了高速輪軌材料的加工

4、硬化和磨耗規(guī)律。結(jié)果表明:1）在約20萬(wàn)公里的鏇修周期內(nèi)，ER8和ER8C的踏面硬度值分別在300～320HB和310～335HB范圍內(nèi)波動(dòng);2）車(chē)輪踏面存在加工硬化不均勻現(xiàn)象;3）直線鋼軌加工硬化輕微，武廣高鐵鋼軌在4400萬(wàn)噸通過(guò)總重下的相對(duì)加工硬化率在3.1％～8.5％范圍;4）測(cè)試動(dòng)車(chē)組中，ER8和ER8C車(chē)輪的踏面磨耗速率約為0.04～0.05mm/萬(wàn)km;5）京滬高鐵試驗(yàn)段鋼軌的垂直磨耗約為0.0017mm/Mt，磨耗輕微。