钢轨滚动接触疲劳研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2005年11月润滑与密封NOV．2005第6期(总第172期)LUBRICAT10NENGINEERINGNo．6(serialNo．172)钢轨滚动接触疲劳研究张伟郭俊刘启跃(西南交通大学摩擦学研究所四川成都610031)摘要：介绍了滚动接触疲劳裂纹的萌生及扩展的形成机理、钢轨滚动接触疲劳的破坏分类、影响因素，从钢轨新材料的开发、轮轨接触几何型面的优化和铁路工况的改善等几个方面提出了减缓钢轨滚动接触疲劳的措施。色关键词：钢轨；轮轨接触；滚动接触疲劳；疲劳裂纹萌生《中图分类号：U213文献标识码：A文章编号：0254—0150(2

2、005)6—195—5AnInvestigationofRailRollingContactFatigueZhangWeiGgoJunLiuQiyue(TribologyResearchInstitute，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China)Abstract：Theformationmechanismoffatiguecrackinitiationandfatiguecrackpropagationunderrollingcontactwasanalyzed．Theclassificationofrailrollingc

3、ontactfatigueandtheinfluencefactorofcontactfatiguewereintroduced．Somemeasureswereputforwardtoreducerailrollingcontactfatiguefromthedevelopmentofnewrailmaterial，theoptimizationofrailcontactgeometrysurfaceandtheimprovementofrailworkingcondition．Keywords：railwayrail；wheel／railcontact；rollingcont

4、actfatigue；fatiguecrackinitiation高速铁路和重载铁路运输向科学研究提出一系列断裂引起的。很明显最初和随后的裂纹基本上是由于挑战，其中轮轨接触疲劳损伤就是主要问题之一。在钢轨已经存在的疲劳裂纹引起的⋯。我国，高速、重载铁路运输因接触疲劳导致车轮、钢世界各国对轮轨滚动接触疲劳进行了大量的分析轨的服役寿命严重降低。随着铁路客货运量的增大和研究“，得出了关于接触疲劳基本一致的结论，即列车速度的提高，轮轨滚动接触疲劳所造成的破坏变材料在循环应力作用下，经过一定的循环次数，产生得越来越严重，它不仅大大增加铁路的运营成本，而局部永久性累积损伤，导致接触表面产生麻

5、点、剥落且直接危害行车安全。甚至断裂的过程。长久以来接触疲劳被认为是受到循1994年我国以广深线为起点，开行160km／h的环载荷接触面的主要失效机制。准高速列车和200km／h的X2000摆式列车。广深线滚动接触疲劳(RollingContactFatigue)是在一开行运营以来，线路钢轨出现大量的钢轨斜裂纹。不对滚动接触的接触副相接触过程中，由于接触区的循同于一般的钢轨接触疲劳现象，广深线钢轨斜裂纹是环力作用，导致材料表面或次表面形成裂纹并发展以沿着作用边，迎行车方向向钢轨中心扩展，然后在轨至于材料疲劳损伤失效。钢轨和车轮的滚动接触疲劳头内部发展最终导致钢轨断裂，它直接威胁着

6、列车的对于世界上许多国家的铁路工业来说都是一个相当严行车安全，因此危害巨大。目前钢轨斜裂纹已成为广重的问题。深线钢轨更换的主要因素之一。1滚动接触疲劳的形成机理2000年10月1713，一列高速列车以185km／h1．1裂纹源及萌生机理的速度从伦敦驶往Leeds的途中，在通过曲线时发生到目前为止，滚动接触疲劳的损伤机理还没有形出轨事故。整个列车11节车厢的后面8节脱轨，车成一个统一的结论，甚至有的损伤机理还没有被完全上共有182人，4人死亡，70人受伤，其中有4人伤认识，因为一般试验研究轮轨的滚动接触疲劳几乎不势严重。不久就查明脱轨事故是由于曲线外侧钢轨的能完全模拟真实环境条件下

7、的运行工况、轮轨几何型面、边界条件以及材料的弹塑性变形，只能单一地简单地模拟某些因素对轮轨接触的影响，不过也得到了}基金项目：国家自然科学基金项目(50323003)和西南交通一些比较有用的结论，为以后更进一步研究轮轨滚动大学校基金项目．收稿日期：2004—10—26接触疲劳提供了理论上以及试验环节的依据。作者简介：张伟(1976一)，男，硕士研究生，主要从事摩擦学长期以来人们对疲劳现象进行了大量的试验研及表面工程研究．E—mail：pippzw@sina．eom．究，一般将现已