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《西南交通大学》 2010年
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车轮钢滚动磨损特性研究

李自彬  
【摘要】: 铁路运输在运输系统中占有不可替代的地位,随着高速重载铁路的快速发展,一些关键技术问题不断出现并且有待进一步解决。目前,作为轮轨摩擦副的另一关键部件车轮损伤在国内尚未引起足够的重视,特别是提速以后车轮摩擦、磨损与疲劳损伤问题更为严重和突出,严重影响车轮运行的可靠性和安全性。因此,开展高速车轮磨损与疲劳研究对减轻轮轨损伤,提高铁路运输的经济效益和社会效益具有重要的指导意义。 本文利用JD-1轮轨模拟试验机对干/水态工况下的车轮钢滚动磨损与疲劳特性进行了试验研究。结合光学显微镜(OM)、硬度仪(MVK-H21)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDX)等对车轮钢试样磨损表面进行硬度、宏观及微观形貌测试分析,详细地研究了干/水态工况下转速对车轮钢滚动磨损与疲劳性能的影响,并对干/水态工况下的车轮钢滚动磨损机理进行了探讨。取得的主要结果和结论如下: (1)干态工况下,随车轮转速的增加,试样磨损量呈现先减小后增大的趋势,磨损表面的硬度也随转速的增加先减小再增大。 (2)干态工况下,车轮转速从40r.min-1增加到100r.min-1时摩擦表面间生成致密氧化膜,氧化膜的减磨使磨损量减小;随着转速的继续增加(100~120r.min-1),氧化膜厚度的不断增大以及较高车轮转速导致的振动加剧将会使试样接触表面萌生的氧化层发生破裂与掉落,磨损表面不断重复发生氧化、形成氧化物层和氧化物层的疲劳剥落过程,导致磨损加剧,磨损机制随速度变化表现为从磨粒磨损向疲劳和氧化磨损转变。 (3)水态工况下,随车轮转速的增加,车轮钢试样磨损量逐渐减小,磨损表面的硬度也随转速的增加呈现减小趋势。 (4)水态工况下,水介质的存在促进了车轮钢疲劳裂纹的形成与扩展,试样磨损表面存在疲劳磨损和腐蚀磨损的共同作用;水介质条件下车轮转速的增加导致试样滚动接触表面间水压逐渐增大,接触表面间固体微凸峰载重减小,磨损量减小;车轮钢磨损机理主要由微切削、微断裂磨损向轻微塑性变形磨损转变。 (5)干态或水态工况下,随着车轮转速增加,车轮钢试样磨损表面的硬度与试样磨损量变化趋势基本上具有一致性。相同车轮转速时,水介质条件下的车轮钢试样磨损量与磨损表面硬度较干态工况下都明显的减少;但车轮转速处于80r.min-1、90r.min-1及100r.min-1时,干摩擦条件下车轮钢试样的磨损量却小于水介质条件下。
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:U279

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 钟雯;钢轨的损伤机理研究[D];西南交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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中国硕士学位论文全文数据库 前4条
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6 杨潇;基于轮轴应力的轮轨力检测方法研究[D];西南交通大学;2014年
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