溫度對(duì)輪軌摩擦副摩擦系數(shù)和磨損的影響研究.pdf

1、輪軌摩擦是一個(gè)涉及到傳熱、機(jī)械、材料、化學(xué)等多學(xué)科的復(fù)雜基礎(chǔ)問題。隨著列車運(yùn)行速度和軸重的不斷增加，制動(dòng)和加速牽引更加頻繁，對(duì)輪軌摩擦問題研究的重要性更加凸顯。穩(wěn)定和足夠的輪軌摩擦系數(shù)對(duì)于列車的安全運(yùn)行至關(guān)重要。然而實(shí)際輪軌摩擦中產(chǎn)生的高溫會(huì)導(dǎo)致接觸面附近材料的組織和性能隨時(shí)發(fā)生變化，從而影響摩擦穩(wěn)定性，同時(shí)會(huì)加速車輪和鋼軌表面的剝離、磨損，使列車安全運(yùn)行存在隱患并增加運(yùn)營(yíng)成本。因此，研究溫度對(duì)輪軌摩擦系數(shù)和磨損的影響就成為理解輪軌摩擦

2、機(jī)理的一個(gè)非常重要的前提，并且對(duì)于延長(zhǎng)輪軌壽命和保證鐵路安全運(yùn)行有著非常重要的意義。
　　本論文首先在已有理論研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步進(jìn)行歸納和推導(dǎo)，給出了溫度對(duì)輪軌滑動(dòng)摩擦系數(shù)影響的理論估算值；然后在自行設(shè)計(jì)的銷盤式高溫摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，對(duì)不同溫度下輪軌鋼之間的摩擦系數(shù)和磨損進(jìn)行了研究；最后將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論估算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。主要研究結(jié)果包括：
　　(1)在Popov等人的研究基礎(chǔ)上，對(duì)輪軌鋼彈性模量和抗拉強(qiáng)度隨溫度的變化進(jìn)行了

3、研究，最終得到輪軌摩擦系數(shù)隨溫度變化的估算公式。從該估算公式看，隨著溫度的增加，摩擦系數(shù)變化分為三個(gè)階段，即緩慢上升階段(10℃～300℃)、迅速減小階段（300℃～700℃）和緩慢減小階段（700℃～925℃）。
　　(2)摩擦實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，輪軌鋼摩擦系數(shù)隨溫度的變化比較復(fù)雜。從室溫至高溫，摩擦系數(shù)先急劇增大，在200℃達(dá)到最大值；隨后又迅速減小，在400℃出現(xiàn)一個(gè)極小值后繼續(xù)增大；溫度達(dá)到500℃后開始緩慢減小，溫度達(dá)到700

4、℃后則迅速下降。
　　(3)發(fā)現(xiàn)對(duì)于輪軌鋼存在一個(gè)藍(lán)脆區(qū)（200℃～400℃區(qū)間），在該溫度區(qū)間內(nèi)，輪軌鋼表面發(fā)藍(lán)，其抗拉強(qiáng)度和硬度隨溫度變化出現(xiàn)反常，并非逐漸減小，而是逐漸增加達(dá)到最大值。初步判斷這可能是輪軌鋼在300℃和400℃時(shí)摩擦系數(shù)發(fā)生較大變化的原因，有待進(jìn)一步探索。
　　(4)對(duì)比摩擦系數(shù)隨溫度變化的理論估算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果后發(fā)現(xiàn)，兩者無論在變化趨勢(shì)還是高溫時(shí)的數(shù)值大小上，符合都不甚理想。分析認(rèn)為主要原因是在建立理