(刘启跃,中国机械工程,2001)铁路钢轨损伤机理研究

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1、中国机械工程第13卷第18期2002年9月下半月文章编号:1004-132Ⅹ(2002)18-1596-04铁路钢轨损伤机理研究刘启跃张波周仲荣摘要:钢轨损伤一直是铁路运输中的一个关键问题,损伤类型主要是钢轨压溃、侧磨、波磨和剥离,占钢轨损伤量的80%以上。探讨了这几种钢轨的损伤形式,认为钢轨损伤加剧主要是因为轮轨之间表面摩擦力的增加所致;提高钢轨材质是预防钢轨损伤的最主要方法。关键词:钢轨;损伤;摩擦力;塑性变形中图分类号:TG115.58文献标识码:A刘启跃教授铁路运输是藉轮轨相互作用而实现列车运行同形式的蠕滑现象,其相

2、互作用过程是一个复杂的的,而轮轨间的磨损是铁路运输中耗资最大的一个摩擦过程,直接影响到机车牵引功率的发挥、轮轨问题。如目前我国铁路曲线总长占线路总长的表面损伤、列车运行稳定性、列车制动等方面。因此30%,半径小于650m的曲线总长为13600km,曲轮轨磨损特性的研究对我国铁路运输具有重要的线内外股钢轨总平均寿命约5年,则每年曲线换轨意义。[1]为2520km,仅此一项耗费就超过10亿元。因此钢轨的主要损伤类型是钢轨压溃、侧磨、波磨轮轨损伤一直是铁路中最基础、最关键的问题,它和剥离,占钢轨损伤量的80%以上。本文探讨钢轨与铁

3、路运输中提高轴重及提速等一系列重大问题的损伤机制并提出相应的预防措施。密切相关。由于车轮踏面的锥度、轨道弯道及坡道、1钢轨压溃轮轨之间的牵引和制动等多种因素影响,存在着不钢轨压溃是重载线路上的一种钢轨主要损伤收稿日期:2001—03—05类型,是钢轨连续塑性变形所导致的。特别是在重基金项目:国家自然科学基金资助重点项目(59935100)(1):1255结论[4]安永畅男.研磨加工技术の课题と最新技术动向.机械と工具,1997,41(5):17～23建立了加工区域内磁场分布、磁场力模型,分[5]周锦进,贺晨,周武.磁粒加工及

4、电化学磁粒加工.析了磁场力的分布规律及开槽磁极磁场分布对光电加工,1991(5):27～30整加工的影响;建立了磁粒光整加工材料去除规[6]郭燕莹,张银喜.外圆表面磁性研磨加工的研究.中律模型,采用单因素法实验研究了磁场力及磁极国机械工程,1997,8(3):76～78形状对去除量的影响,实验结果与理论解析吻合;[7]金东燮,张同林.旋转体表面磁力研磨加工的开发润滑剂可以大幅度提高去除量,但表面粗糙度却研究.哈尔滨科学技术大学学报,1990,14(1):1～5存在最佳范围;对磁场分布、磁场力及材料去除规[8]进村武男.磁气研

5、磨法の研究(第3报).精密工学律的研究,为深入系统地研究加工机理提供了理会志,1987,53(9):104～110论依据和实践基础。[9]进村武男.磁气研磨法の研究(第1报).精密工学会志,1986,52(5):851～857参考文献:(编辑周本盛)[1]山口ひとみ,进村武男.磁气研磨法にょる内面の平滑加工に关する研究.日本机械学会论文集(C作者简介:方建成,男,1965年生。华侨大学(福建省泉州市篇),1995,61(591):4470362011)机电及自动化学院副教授、博士,华中科技大学(武汉市430074)塑性成形模

6、拟及模具技术国家重点实验室博士后研究[2]YamaguchiHitomi,ShinmuraTakeo.Studyofthe人员。研究方向为特种加工、激光等离子快速成形、精密制造。发SurfaceModificationResultingfromanInternal表论文10余篇。金洙吉,男,1967年生。大连理工大学(辽宁省大MagneticAbrasiveFinishingProcess.Wear,1999,连市116023)机械工程学院副教授。徐文骥,男,1964年生。大225(25-29):246～255连理工大学机械

7、工程学院副教授。周锦进,男,1936年生。大连理[3]国枝正典,中川威雄.磁力研磨工具を用いた口ボ工大学机械工程学院教授、博士研究生导师。ツトによる曲面の研磨.精密工学会志,1988,54·1596·铁路钢轨损伤机理研究——刘启跃张波周仲荣载线路的曲线区段,常发生钢轨压溃的现象。行驶时,导向轮由于惯性力的作用往往会发生轮铁路钢轨由于承载量大,接触区域小,一般条缘与轨侧贴靠,形成两点接触。当车轮在轨踏面上件下,初始轮轨接触均会造成轮轨表层局部的塑为纯滚动时,则远离回转轴线的轮缘与轨侧的接性变形,在塑性变形量较小时,并不会导致钢

8、轨和触点必然存在着滑动,造成轮缘与轨侧的剧烈磨车轮连续的塑性流动而破坏,这主要得益于轮轨损。由此可发现,轮缘导向力是决定钢轨侧磨的一表面因初始的塑性变形后会形成较大的残余应力个重要因素。分布,抑制轮轨表面进一步发生塑性变形;二是轮为减轻钢轨侧磨,铁路工程技术人员主要采轨表面在初始的塑性变形