第十四届全国表面工程大会

51 / 2022-09-02 21:12:29

高速列车车轮踏面不圆顺对轮轨界面黏着及其表层损伤的影响研究

偏心车轮；不圆顺；黏着性能；表面损伤与疲劳裂纹；塑性变形；残余应力

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车轮踏面不圆顺是铁道车辆车轮一种固有的伤损现象，研究其轮轨界面行为对高速列车安全可靠运行具有重要的指导意义。本文在JD-DRCF/M型滚动接触疲劳/磨损试验台上开展了有/无偏心车轮配副的轮轨滚滑接触试验，对比分析了三种不同偏心距的一阶不圆顺车轮和正常圆顺车轮对轮轨界面黏着、车轮表面损伤与应力分布特性的影响。结果表明，轮轨垂向力的波动随着偏心距的增大而加剧；车轮踏面不圆顺显著降低了轮轨接触界面间的黏着系数。在滚滑接触过程中车轮的不圆顺大大加剧了作为对摩副的钢轨的磨耗，且不圆顺车轮试样沿周向不同区域的损伤差异显著、损伤机制也不尽相同，可以分成严重损伤区和轻微损伤区。疲劳裂纹的萌生与扩展与表面接触应力和残余应力分布密切相关，随着偏心距的增大无论是轴向还是周向残余应力的差异也变得更大，因此损伤差异也随之变大。在严重损伤区，疲劳裂纹数量和长度随偏心距增加而增多，而在轻微损伤区，较高的表面硬度和残余压应力力一定程度上抑制了裂纹的萌生。