第三介质对列车轮轨间摩擦因数影响的试验研究

为探究不同轮对横移量下轮轨的接触斑及第三介质对轮轨静摩擦因数的影响,搭建一种能准确反映轮轨接触状态的试验台。选取磨耗后的高速列车车轮、钢轨试块,进行不同轮对横移量及启动工况时第三介质作用下的轮轨接触试验。结果表明,钢轨靠近轮缘时,轮轨接触斑多呈哑铃状,面积较大,在对中位置及远离轮缘时,接触斑形状均为椭圆形且面积接近;水、油、树叶分别会使轮轨间静摩擦因数较干洁轨面降低约49.7%、54.5%和75.9%;撒砂可有效加大轮轨间静摩擦因数,最大可较干洁轨面增加81.6%,在撒砂量饱和后静摩擦因数将保持不变;砂水混合物作用下轮轨静摩擦因数较水介质单独作用时有较大增加,且在砂水质量比约为10∶3时增黏效果最佳。所得结论对撒砂量及撒砂智能化控制具有参考价值。     

摩擦因数对轮轨曲线啸叫噪声的影响分析

为分析摩擦因数为常数时是否会出现曲线啸叫,并探讨摩擦因数对轮轨接触特性和曲线啸叫噪声强度的影响,建立详细的轮轨曲线啸叫噪声预测模型,包括轮轨弹性振动模型、时域相互作用模型和声辐射模型,并用CONTACT软件验证了相互作用模型的正确性。分析结果表明:摩擦因数为常数时,也会出现曲线啸叫。摩擦因数对曲线啸叫频率没有影响,轮对横移量为5 mm、横向蠕滑率为-0.01时,啸叫频率总是与车轮的0节圆3节径轴向模态频率相近;摩擦因数越大,曲线啸叫噪声强度越大;可以用横向力级峰值的个数判断是否会出现黏滑振荡,用接触区域内滑动区所占比例的变化程度表示黏滑振荡的激烈程度,用横向力级最大值或声功率级最大值对应频率预测曲线啸叫频率;提出两个临界摩擦因数:摩擦因数小于0.20时不会出现曲线啸叫,大于等于0.24时会出现啸叫,介于0.20和0.24之间时有可能出现曲线啸叫。     

静摩擦因数与表面粗糙度关系的实验分析

设计了可进行静摩擦因数测定的实验装置。分别对材料（45钢、HT35—61、QT80-2）在相同加工方法、相同表面纹理、载荷恒定、干摩擦条件下,改变表面粗糙度时的静摩擦因数进行了测定。实验得出静摩擦因数随表面粗糙度的变化关系。     

低轮轨摩擦因数对高速列车横向运动稳定性影响

针对某高速列车头车出现的车体低频(1Hz~2Hz)横向晃动问题,在SIMPACK软件中建立头车动力学仿真模型,应用数值仿真计算的方法研究头车模型在低轮轨摩擦因数下的横向运动稳定性。经模态分析、动力学响应分析以及安全性和平稳性指标的计算,得出结论:头车出现低频横向晃动的根本原因在于低锥度、低轮轨摩擦因数下车辆模态阻尼和临界速度降低;车辆在低锥度、低轮轨摩擦因数下发生蛇行运动的模态频率为1.3Hz左右,且为一次蛇行;增大摩擦因数在一定程度上有利于提高车辆横向平稳性指标。     

基于轮轨摩擦试验装置的摩擦因数测量方法

介绍用轮轨摩擦试验装置测量摩擦因数的基本原理及试验装置的组成部分,通过测量车轮空载转动的阻力、不同车轮转速下受不同载荷转动基本停止所需制动力的值以及计算对应的制动扭矩,得出不同载荷下制动力以及相应摩擦因数的整体趋势。结果表明:不同载荷和速度下轮轨间的摩擦因数基本处于0.16~0.18之间,与轮轨材质钢和铸铁滑动摩擦因数一致,并验证了在摩擦区域温度越高摩擦因数越小以及车轮制动力与载荷成正相关关系。因此,用轮轨摩擦试验装置测滑动摩擦因数的方法接近实际工况,适用于不同材质组合的摩擦因数的测量。     

轮轨粗糙度对轮轨噪声的影响研究

轮轨粗糙度是影响轮轨声源进而影响车内噪声的关键因素。本文基于结构有限元、声学边界元和轮轨接触力模型建立了轮轨滚动噪声预测模型,分析了120 km/h运行速度下不同轮轨粗糙度对轮轨噪声的影响。得出如下结论:120 km/h轮轨噪声主要能量集中在中高频段,且在800 Hz频段处有峰值。与车轮镟修前相比,车轮镟修后轮轨噪声总值为107.8 dB(A),降低12.1 dB(A)。车轮粗糙度主要影响轮轨噪声中高频段。不同等级钢轨粗糙度对应的轮轨噪声在106.9～117.9 dB(A)之间,且钢轨粗糙度对轮轨噪声全频段均有影响,对低频影响相对较大。     

考虑微凸体相互作用与基体变形的结合面静摩擦因数模型

研究推导了更符合实际情况的考虑微凸体相互作用与基体变形的结合面静摩擦因数统计模型.在考虑微凸体相互作用与基体变形的结合面接触载荷模型的基础上,根据结合面静摩擦因数定义推导了考虑微凸体相互作用与基体变形的结合面静摩擦因数统计模型.将实验测得的结合面参数代入所建模型进行仿真,发现考虑微凸体相互作用与基体变形的结合面静摩擦因数大于不考虑微凸体相互作用与基体变形的静摩擦因数;微凸体相互作用与基体变形对静摩擦因数的影响程度随着无量纲法向接触载荷的增大而减小,随着结合面无量纲距离的减小而减小,随着轮廓高度均方根的减小而增大.将所建模型仿真计算结果与静摩擦因数实验结果数据进行了对比分析,结果表明,考虑微凸体相互作用与基体变形的结合面静摩擦因数更接近实验数据,说明了所建模型的正确性.     

轮轨配合对重载货车轮轨磨耗的影响*

在中国既有线路的参数设置下,建立标准LM车轮与R60轨和R75轨配合时的轮轨接触和磨耗模型,对比研究不同轮轨配合时的磨耗性能。计算表明R75轨轮轨接触点集中分布在轨侧、轨头和轨顶三个区域,接触线不连续。在当轮对横移小于3 mm时,两种钢轨滚动圆半径差和接触角差基本一致,轮对横移大于3 mm时,R75轨的滚动圆半径差和接触角差稍小。R75轨与LM车轮配合时,在车轮踏面和轮缘、钢轨轨顶和轨角两段圆弧的过渡段的接触斑面积和应力变化剧烈。车辆在直线上运行时,R75轨的轮轨磨耗将增大数倍,动态通过800 m半径曲线时,外轨磨耗增大约45%。轮轨配合的理论分析表明R75轨不适应我国重载运输,采用提高强度的R60轨更符合我国重载铁路的实际情况。     

水油介质下研磨子对轮轨增黏与损伤影响

利用滚动磨损试验机开展轮轨黏着试验,研究水油介质下研磨子对轮轨增黏与损伤行为的影响。结果表明:水油介质下研磨子具有明显轮轨增黏作用,其增黏效果随施加压力的增加而增大,相同压力作用时油介质下研磨子的轮轨增黏效果更佳;水油介质下施加研磨子会加重轮轨试样的磨损,随压力增加轮轨试样磨损量呈增加趋势;水油介质下研磨子对轮轨试样表面损伤具有较大影响作用,增加压力会加重轮轨试样的表面损伤和塑性流动;随施加压力增加,水介质下轮轨试样损伤从轻微磨损向明显的表面剥离损伤转变,油介质下轮轨试样损伤从轻微点蚀转变为明显的表面疲劳损伤。     

轮缘固体润滑剂对轮轨减摩性能影响试验研究

利用MJP-30A滚动接触疲劳试验机完成试验工作,针对不同固体润滑剂的作用工况,分析摩擦力矩和摩擦系数随着试验力的变化,探究试验力对摩擦系数的影响;分析干态和两种不同固体润滑剂作用后的轮轨摩擦性能和固体润滑剂的有效作用时间,探究固体润滑剂的使用性能;分析固体润滑剂的磨损率和附着率情况,探究固体润滑剂的最佳应用性能。结果表明:随着试验力变大,摩擦力矩近乎呈线性增大,摩擦系数先降低后趋于平稳;随着蠕滑率增大,1#润滑剂的摩擦系数先达到0.2左右,后趋于平稳;两种固体润滑剂的有效作用时间均相近,均为4分钟左右,1#润滑剂的磨损率较小,1#润滑剂在轮轨试样界面的附着率也优于2#固体润滑剂。     

单轮对轮轨蠕滑力试验研究

利用原型尺寸单轮对试验装置和滚振试验台,进行单轮对（货车）运动过程中轮轨之间蠕滑力试验研究,试验中考虑到轮对位置和轮轨表面之间有污染因素影响。试验结果反映了轮轨之间蠕滑力和轮对运动位置（轮对横移和摇头角）之关系,对其进行了详细讨论。并对部分试验结果同Kalker三维弹性体非赫兹滚动接触理论计算的结果作了比较。     

试验用介质对安全阀性能的影响

叙述了安全阀在检测试验中，试验介质特性对其性能的影响。以空气和水为介质对同一状态安全阀作了对比性试验，分析了安全阀在试验时产生不同结果的原因。提出了安全阀在调试或验收时应根据其应用系统的适用介质而选用试验介质的结论。     

轮轨磨损的试验研究

通过要用赫兹试验模拟的方法,在JD－1轮轨模拟试验机上进行了车轮轮对与钢轨磨损的试验研究。根据试验结果,指出蠕滑率,轴重以及总的循环次数是影响轮轨磨损的主要因素。     

油介质下高速轮轨低黏着特性和撒砂试验研究

在车轮-钢轨高速滚动接触疲劳试验机上进行油介质下高速轮轨低黏着特性和增黏试验,研究油介质条件下不同速度、蠕滑率、轴质量以及撒砂对黏着系数的影响,最高试验线速度200 km/h。结果表明:黏着系数随蠕滑率的增加先增大、再微降随后趋于平稳,在蠕滑率3%左右达到最大;随着速度的增加,黏着系数呈快速下降趋势,如速度从50 km/h增加至200 km/h时,最大黏着系数从0.092下降至0.049;当轴质量由12 t增至16 t时,黏着系数仅略微增加了0.01;撒砂后,黏着系数约为未撒砂时的3倍左右,且依然随速度增加而降低;撒砂会使得试验后轮轨表面产生很多麻坑,从而增大了表面粗糙度,对增黏起到了一定作用,但增黏砂会对接触表面造成显著损伤,在极端条件下会促进滚动接触疲劳的萌生,威胁运行安全。     

轮轨结构横向变形对轮轨滚动接触蠕滑力的影响

从数值方面详细分析轮轨结构横向弹性变形对轮轨蠕滑力的影响。借助于有限元方法分析计算轮对和轨道结构横向弹性变形与横向作用力的关系,确定轮轨接触斑处横向单位作用力引起轮轨横向变形的影响系数。用这些影响系数修正Kalker非赫兹滚动接触理论中无限弹性半空间上单位力的影响系数,并分别用没有修正的和修正了的Kalker三维弹性体非赫兹滚动接触理论分析计算轮轨滚动接触蠕滑力。从数值结果看,轮轨的结构变形对轮轨蠕滑力的影响是十分大的。因此,用现有基于弹性半空间理论的滚动接触理论分析轮轨蠕滑力,其结果大于实际轮轨滚动接触蠕滑力。     

轮轨间的液态介质和表面微观粗糙度对接触表面疲劳损伤的影响

研究了具有表面微观粗糙度和有液态介质存在于接触表面的轮轨弹塑性接触力学问题,获得了轮轨表面接触应力分布等结果。结果表明,对于有表面微观粗糙度的轮轨,在接触区会出现很大的峰值接触应力,并造成轮轨表面出现塑性。在当载荷卸掉后,钢轨表面还存在严重的残余应力。在列车的多次运行过程后,这样的塑性变形会积累,以至疲劳破坏。给出了接触表面有液态介质和无液态介质的接触应力和残余应力结果。同时还分析了在有液态介质和无液态介质情况下,不同位置的表面微裂纹的裂纹尖端应力,结果表明在有液态介质存在下微观裂纹更易扩展,易导致轮轨表面剥离和断裂。     

轮轨粗糙度对市域铁路轮轨降噪措施效果影响研究

目前市域动车组通常采用的降噪措施为双阻尼环车轮和钢轨TMD(调谐质量阻尼器)结构,通过增加车轮和钢轨的阻尼比系数,来降低轮轨产生的振动和噪声.通过研究不同轮轨粗糙度下市域动车组所采用单一的双阻尼环车轮和钢轨TMD结构,以及双阻尼环车轮和钢轨TMD结构相互结合的降噪措施,对40～4000 Hz频段不同粗糙度下轮轨辐射声功...     

动态摩擦因数对蝶式制动器温度场影响的试验和模拟研究

针对蝶式制动器制动过程中温度场研究的需要,利用相似原理研制定速制动试验台,用以模拟摩托车匀速下长坡时的制动工况。制动试验台用车床的三爪卡盘控制固定在旋转轴上的制动盘做定速旋转运动,内外摩擦片通过液压力夹紧制动盘,使制动盘与摩擦片发生摩擦运动,通过热电偶、拉压力传感器、压力表、热成像仪分别测出定速制动50 s的摩擦片上固定点的温度变化、制动扭矩(经计算得出)的动态变化、制动力的均值、制动盘摩擦区域的温度场变化,实时显示并记录下来。定速制动摩擦试验机能实现不同转速、不同制动力等条件下,制动过程中的各变量的动态测量。试验还选取热成像仪测得的最大的温度为变量,研究摩擦因数随温度的变化。在试验的基础上,用ABAQUS对制动盘与摩擦片的相互作用做了一些仿真和分析。仿照实际模型1∶1建模,加载与边界条件与实际模型相同,将测得的摩擦因数随温度变化的数据输入接触条件,仿真得到制动盘与摩擦片温度场的变化。仿真与试验的结果对比表明摩擦因数动态变化的接触模型能很好的模拟制动的实际工况。     

切削介质对微细铣刀磨损影响的试验研究

在微细铣削加工中,尚缺乏切削介质对刀具磨损影响的研究.在干切削、浇灌切削液、微量切削液和低温冷风介质下,对6061铝合金进行了微细铣削试验,研究了刀具的磨损形式和机理、不同切削介质对刀具磨损、切削力和表面粗糙度Ra的影响规律.同时,确定出能减小刀具磨损和切削力,提高加工质量的最佳切削介质.结果表明:四种切削介质下刀具磨损的形式不完全相同,粘结磨损与磨粒磨损是造成刀具磨损的主要机理;切削力和表面粗糙度Ra的变化趋势可以辅助判断刀具磨损情况;相比于其它切削介质,微量切削液介质下刀具磨损小,切削力低,工件表面质量好,是微细铣削6061铝合金的最佳切削介质.为深入研究微细铣削刀具磨损和实际加工中选择切削介质有一定的参考价值.