正常牽引中輪軌摩擦熱及接觸斑表面溫度特性及其影響因素.pdf

1、在全世界的運(yùn)輸業(yè)中，鐵路運(yùn)輸因其快速、安全、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)量大等特性，成為各個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中不可替代的重要部分。我國(guó)的鐵路運(yùn)輸尤其是高速鐵路運(yùn)輸發(fā)展十分迅速，截止2006年，我國(guó)正在運(yùn)營(yíng)的鐵路線路總長(zhǎng)為135360.9 km，在未來的時(shí)間里還計(jì)劃修建更多的鐵路干線及城市地鐵、輕軌等軌道交通。在“一帶一路”的新戰(zhàn)略的引導(dǎo)下，新絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶上的連接歐亞大陸的8.1萬公里的鐵路網(wǎng)，覆蓋世界人口的63％，沿線國(guó)家和地區(qū)26個(gè)，占世界經(jīng)濟(jì)規(guī)模的29%

2、，這就更需要安全、高速、重載的鐵路運(yùn)輸。輪軌關(guān)系作為鐵路運(yùn)行過程中的關(guān)鍵技術(shù)問題之一，有著十分重要的研究意義。對(duì)輪軌之間的摩擦等問題的研究隨著鐵路運(yùn)輸高速化、重載化的發(fā)展趨勢(shì)而顯得更為重要。列車的牽引、制動(dòng)必須通過輪軌來實(shí)現(xiàn)。列車運(yùn)行的舒適性、安全性與輪軌摩擦副密切相關(guān)。摩擦熱是輪軌摩擦副的重要產(chǎn)物，其傳輸結(jié)果決定了摩擦副的溫度。而輪軌材料的應(yīng)力水平、力學(xué)性能、金相組織等都與輪軌摩擦副的溫度有密切關(guān)系，摩擦熱產(chǎn)生的區(qū)域?qū)嗆墱囟葓?chǎng)有重大

3、影響。因此得到準(zhǔn)確的摩擦熱，并研究其傳輸機(jī)理有十分重要的意義。
　　本文首先介紹了摩擦熱產(chǎn)生區(qū)域的一般計(jì)算方法，討論輪軌摩擦熱的特性，再用有限容積法對(duì)車輪溫度場(chǎng)特性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，輪軌摩擦熱特性和輪子溫度場(chǎng)特性主要與輪軌的材料，車輪直徑，車輪轉(zhuǎn)速，軸重，摩擦系數(shù)，輪表面強(qiáng)迫對(duì)流傳熱系數(shù)有關(guān)。如果只考慮縱向蠕滑,用局部法計(jì)算的摩擦熱強(qiáng)度比平均法更大(大約1000倍)。如果用平均法來計(jì)算摩擦熱強(qiáng)度,軸重、牽引力和火車的速度是影響

4、摩擦摩擦熱強(qiáng)度的主要因素,而摩擦系數(shù)對(duì)摩擦熱強(qiáng)度的影響不大。輪軌接觸斑的表面溫度隨車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)有周期性變化，在到達(dá)周期性平衡之前最高溫度和平衡溫度隨著時(shí)間的推移略有升高但影響不大。用局部法計(jì)算摩擦熱強(qiáng)度所得的溫度隨牽引力的增大而升高，隨摩擦系數(shù)的增大而升高，隨著速度的增大而升高。軸重與溫度之間的關(guān)系是輪軌接觸斑的面積與摩擦熱強(qiáng)度的綜合影響，軸重越大，溫升越小。不同的車速會(huì)影響溫度變化周期的長(zhǎng)短，這是由于熱源作用時(shí)間變化造成的。在計(jì)算接觸斑