高速轮轨损伤及材料优化匹配研究进展.pdf

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1、2010年9月润滑与密封Sep．2010第35卷第9期LUBRICATIONENGINEERINCVol_35No．9DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2010．09．028高速轮轨损伤及材料优化匹配研究进展郭俊王文健刘启跃(西南交通大学摩擦学研究所四川成都61003t)摘要：随着我国高速铁路的快速发展，轮轨损伤现象变得越来越严重，直接危及高速列车的行车安全。从轮轨材料损伤从发，综述轮轨损伤形式及国内外研究状况；根据轮轨磨损与滚动疲劳损伤之间的耦合作用关系，提出急需进行高速轮轨材料优化匹配的滚滑试验研究，以降低

2、我国高速轮轨损伤。关键词：轮轨；损伤；磨损；优化匹配中图分类号：U213文献标识码：A文章编号：0254—0150(2010)9—118—4ResearchProgressofDamageandMaterialOptimizationMatchingofHigh-speedWheel／railGUOJunWangWeniianLiuQiyue(TribologyResearchInstitute，SouthwestJiaotongUniversity，ChengduSiehuan610031，China)Abstract：Withth

3、erapiddevelopmentofhigh—speedrailway，thedamageofwheel／railbecomesmoreandmoresevereandaffectstheoperationsafetyofhigh—speedtrain．Thedamagetypeandthestudyofwheel／railweresummarized．Basedonthecouplingrelationshipbetweenwearandrollingfatiugedamageofwheel／rail，theexperiments

4、onoptimizationmate—hingofwheel／railmaterialsshouldbecarriedonforalleviatingthedamageofhigh—speedwheel／railmateria1．Keywords：wheel／rail；damage；wear；optimizationmatching列车的牵引、制动和运行都是通过轮轨的滚动接来，世界各国的科研工作者就轮轨材料的选择对轮轨触作用来实现的，车辆、轨道之间各种载荷的传递依磨损和疲劳裂纹损伤的影响进行了大量的研究，并以赖于大小为100mm左右的

5、接触斑，接触斑反复承受实验室试验为主。轮轨间的各种复杂载荷，易产生以磨损和滚动接触疲1轮轨材料损伤研究劳破坏为特征的轮轨接触表面剥离、表面擦伤、压实际中典型车轮损伤形式表现为：车轮踏面剥离溃、轮轨侧磨和钢轨波浪形磨损等典型现象。尽管这(见图1(a))、制动热裂纹(见图1(b))、车轮踏些破坏现象的发生机制尚不完全清楚，但其最基本的面擦伤(见图1(C))、车轮踏面鱼鳞状(龟裂)裂原因是由于接触应力过大，轮轨内部损伤不断积累，纹(见图1(d))、轮缘裂纹(见图1(e))和车轮最终导致结构破坏，降低轮轨滚动接触应力并减轻轮径向断裂(见图1(

6、f))等。轨磨损是最有效的途径。我国第一条准高速铁路广深线于1994年开通至如果轮轨几何型面达到最佳匹配状态，轮轨任何今，出现了至今难以解决的问题，即钢轨使用3年左位置接触时形成的接触应力小，那么就可以降低轮轨右，在接触表面出现了大面积斜裂纹现象，为钢轨接滚动接触疲劳和磨损发生的可能性。然而，即使轮轨触疲劳裂纹的一种特殊类型(见图2(a))。根据斜几何型面匹配合理，如果轮轨材料的硬度和韧性匹配裂纹分布特征和规律，此种损伤不同于常见的鱼鳞伤不合理的话，轮轨运行后出现的破坏现象不是以轮轨剥离掉块，数量大，发展速度快，在高速行车下可能表面磨

7、损为主，就是以滚动接触疲劳裂纹为主。多年产生突然断裂，在我国铁路运营史上尚属罕见，其损伤机制至今尚未弄清楚。一旦裂纹形成，如果钢轨不基金项目：国家自然科学基金项目(50875221)；西南交通大采取加固措施，这些裂纹在几个月内迅速贯穿钢轨，学创新团队培育计划资助项目(2007IRT01)．引发钢轨突然断裂，如图2(b)所示，直接威胁到收稿日期：2010—03—19高速列车行车的安全。此外我国京广线等提速干线铁作者简介：郭俊(1972一)，男，副研究员，主要从事轮轨摩擦磨损与疲劳研究．E—mail：wwj527@163．com．路也相继

8、出现了这种钢轨斜裂纹现象。2010年第9期郭俊等：高速轮轨损伤及材料优化匹配研究进展119(a}踏雠剥离(b)制动热裂纹fc)车轮踏面擦伤(d)车轮踏面鱼鳞状(龟裂)裂纹(e)轮缘裂纹(f)车轮径向断裂图1车轮典型损伤形