滑动速度对钢轨表面接触应力的影响.pdf

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1、2014年10月润滑与密封0ct．2014第39卷第10期LUBRICATIONENGINEERINGVo1．39No．10DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2014．10．009滑动速度对钢轨表面接触应力的影响王娟周桂源何成刚刘启跃(西南交通大学牵引动力国家重点实验室摩擦学研究所四川成都610031)摘要：利用ANSYS有限元软件建立轮轨系统弹性平面应变有限元简化模型，模拟轮轨滑动接触行为。研究机械载荷条件下滑动速度对钢轨接触表面接触应力的影响，以及热一机耦合载荷条件下滑动速度对钢轨表面接

2、触应力、摩擦温升的影响，并对2种条件下的接触应力进行比较分析。结果表明：耦合载荷条件下的接触应力较机械载荷条件下显著增加，分布更集中于接触斑附近，即轮轨相对滑动产生了明显的摩擦热效应；滑动速度增加，摩擦热效应越明显，热影响层越浅，即滑动速度对接触应力有显著影响，钢轨接触应力分析时必须考虑滑动速度的影响。关键词：滑动速度；温升；接触应力；热效应中图分类号：TH117．1文献标识码：A文章编号：0254—0150(2014)10—044—6TheEfectofSlidingSpeedontheContactStress

3、ofRailSurfaceWangJuanZhouGuiyuanHeChenggangLiuQiyue(TribologyResearchInstitute，StateKeyLaboratoryofTractionPower，SouthwestJiaotongUniversity，ChengduSiehuan610031，China)Abstract：Aelasticplanestrainfiniteelementmodelofwheel—railsystemwasestablishedusingthefinite

4、elementanal-ysissoftwareANSYStosimulatetheslidingcontactbehaviorofwheel—railintheworkingcondition．Theeffectofslidingspeedonthecontactstressoftherailcontactsurfaceintheconditionofmechanicalloading，andtheeffectofslidingspeedonthefrictionaltemperatureriseandconta

5、ctstressintheconditionofthermal-mechanicalcoupledloadwereinvestigated．Thecontactstresscalculatedunderthesetwoconditionswascompared．Resultsshowthatthecontactstressgetsasignifi-cantincreaseandthedistributionismoreconcentratedonthevicinityofthecontactareasintheco

6、upledloadconditionscomparedwiththemechanicalloadconditions，whichmeansthesignificantfrictionthermaleffectisgeneratedbytherela-tiveslidingbetweenwheel-rail．Withtheincreasingofslidingspeed，thefrictionthermaleffectismoreobvious，andthedepthoftheheat—affectedlayersb

7、ecomesshallower，whichmeansslidingspeedhasasignificantinfluenceonthecontactstress，andtheimpactofslidingspeedonthecontactstressshouldbetakenintoconsiderationwheninvestigatingthecon—tactstressofrail．Keywords：slidingspeed；temperaturerise；contactstress；thermaleffec

8、t随着列车速度、轴质量的增加，轮轨接触表面产产生很大的热应力，导致轮轨表面产生裂纹，造成轮生大量的摩擦热，这些热量主要集中分布在轮轨接触轨表面损伤。轮轨接触温度的实际测量十分困难，区附近，导致接触区温度快速上升，该温升通常能达目前的测温方法只能测量表面层的平均温度。因到轮轨材料发生相变的水平⋯，加剧了因冷热变化引此，分析各种情况下轮轨的摩擦生热对研究轮轨的疲