中国铁路货车车轮技术发展历程及主要伤损分析

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1、兰州交通大学本科生课程结课大作业课程类别：（全日制本科生）课程名称:机车车辆新技术姓名李慧琳学号201205141院系机电工程学院专业车辆工程题目中国铁路货车车轮技术发展历程及主要伤损分析课程论文提交时间：2016年4月5日中国铁路货车车轮技术发展历程及主要伤损分析一中国铁路货车车轮技术发展历程1・我国铁路货车车轮技术发展1.1辗钢车轮技术发展车轮按制造方法分，可以分为辗钢车轮和铸钢车轮。辗钢车轮是用I员I锭和I员I坯经过压轧等工序制造而成。从我国目前使用范围看辗钢车轮适用于机车客车和货车。由钢锭制成辗钢车轮一般要经过一

2、次或几次加热及多次辗压。制造辗钢车轮比直接铸造车轮要消耗更多热能。20世纪70年代，货车车轮主要产品是按冶金部、铁道部“两部协议”制造84车轮型，一直采用斜辐板结构形式，其踏而为锥形踏而，辐板为不加工的原始轧制表面，车轮辐板上设有两个直径为45m0!的工艺孔。针对840D车轮结构形式不能适应铁路货车提速、重需要，21t轴重货车S形辐板车轮一HDS型车轮，在设计上彻底取消了车轮辐板孔,消除因辐板孔边缘应力集小所带来的安全隐患，比直辐板车轮具有更好的径向弹性、更大的承载能力和更好的抗热裂性能。2005年，在铁道部科技司和运输

3、局装备部的支持下，由铁道科学研究院标准所、金化所、马鞍山钢铁公司等单位开始共同研究和制订新的车轮技术标准体系。剖析我国现行车轮技术标准存在的问题；同时组织试验验证车轮标准的有关技术指标，并将根据我国实际运营情况捉出新标准的修订方案。1.2铸钢车轮技术应用铸钢车轮是用钢水直接浇铸而成。国内铸钢车轮仅用于货运列车。国外也应用于机车和客车。与辗钢车轮相比，铸钢车轮具有工艺流程短、设备工艺相对简单、操作人员少、生产效率高、生产和管理成本较低的特点。20世纪90年代屮期。铁道部从美国进口铸钢车轮，选择了当时仅冇的两家世界著名铸钢车

4、轮制造厂（美国ABC公司和美国GRIFFIN公司）的产品，一进口技术标准釆用美国AARM107/20吕标准。通过对进I」铸钢车轮进行跟踪检测。并制定了TB/T1013-1999《碳素铸钢车轮技术条件》，在我国开始生产铸钢货车车轮。铁路货车今后发展方向是增少、载重、降低自重。降低自重的途径除降低车体自重外。重要的是要降低车辆簧重量。由于车轮在辐板、轮毅等部位实现减重技术上难度较大。因此参考国外技术。将多次磨耗轮改为一次磨耗轮（即轮惘厚度由65mni变为50mm）,同时优化了其他部位设计。2我国铁路货车车轮新材料和新技术2.

5、1高洁净车轮钢工艺技术疲劳掉块是困扰我国铁路多年的多发性车轮故障，对行车安全构成重要影响。其主要原因是由于车轮踏面亚表面存在堆积状脆性氧化物夹杂。随着重载运输的发展，在精炼脱氧、造渣、真空脱气、脱硫及夹杂物控制方而进行了深人研究和大量工艺试验。使钢屮夹朵物数量、尺寸、分布、种类、形态控制等方而取得了自主技术。2.2车轮钢

6、员

7、坯连铸工艺技术长期以来我国车轮钢采用平炉炼钢、模铸钢锭。马鞍山钢铁公司实现淘汰平炉改为传炉炼钢，并实现连铸坯制造车轮。连铸是炼钢生产技术一个重大进步，有利于降低生产成本提高过程口动化水平，在提高产品

8、内在质量卜貝有不可替代的优势。2.3抗早期剥离技术车轮踏面剥离是多年困扰铁路运用部门的重大难题。近两年通过对车轮剥离研究，发现车轮早期剥离现彖产生的原因，即在车轮使用过程中，新车轮使用初期（不超过一年）“早期剥离”的发生量很大。早期剥离发生后，经过一次旋修后再继续使用，在相当长时间内不会再发生剥离。根据这一规律，铁道科学研究院联合马鞍山钢铁公司等单位积极开展研究，取得了重要进展。2.4贝氏体钢车轮2005年底，“贝氏体钢车轮研究”课题通过了铁道部科技司组织的技术审查，该车轮与现冇车轮相比具冇革命性的变化。与现有CL60钢

9、车轮相比，车轮钢组织由传统的珠光体加铁素体变为无碳化物贝氏体组织等。含碳量大幅降低，具有高强度和合理的硬度分布，韧性指标大幅提高，具有良好的断裂韧性，具有高的热裂抗力、疲劳门槛值及裂纹扩展抗力（见表1,图1）,可以解决目前车轮岀现的剥离掉块等损伤。_f、EVW4t3«r-60-40-20021温度/CEB1轮闌.辐板冲击功与溫度的关系8«1无浚化物贝氏体车轮工业性试验结SR邮位屈服強度/MP«抗拉強虞/MPa延伸宰/%晰面收缩率/%断面砸度/HBKqMPa-mlz,轮痕860109014.550・0298--366127

10、5851020】3・036・5274--298轮殻59099012・022・52X6-3072.5新型重载车轮目前，我国货车的最大轴重己达到25t。但实际使用中出现的异常磨耗等问题已经凸现出來。为适应重载运输需要，2005年，我国钢铁生产厂商联合铁路研究单位和路外权威单位。参照国外（主要是美国）重载车轮技术，开始研制