水润滑条件下转速对车轮钢滚动接触疲劳和磨损性能的影响

为探究水润滑条件下转速对车轮钢滚动接触疲劳和磨损性能的影响,利用滚动接触摩擦磨损试验测试不同转速下车轮试样的剥离寿命、摩擦因数和磨损率,并结合磨损形貌和裂纹扩展形貌观察,对比分析不同转速下摩擦磨损和剥离寿命的影响因素。结果表明:随转速提高,车轮材料氧化程度加剧,导致摩擦因数逐渐增加;当转速由250 r/min增至500 r/min时,摩擦因数增幅较小,应变速率增加导致磨损率下降,当转速由500 r/min增至1000 r/min时,摩擦因数急剧增加,导致材料磨损率增加;随转速提高,剖面塑性流动层厚度、裂纹扩展角度、裂纹分叉深度和最大扩展深度均呈现减小趋势。转速增加带来的摩擦因数的增加,一方面缩短裂纹萌生寿命,另一方面减小了裂纹发生向上转折的深度,最终导致滚动接触疲劳寿命随转速的增加而减小。     

纵向力对列车车轮磨损特性的影响

列车在加速和减速过程中车轮将承受纵向力的作用,随着纵向力的增加,车轮的损伤也随之加重,其中车轮的磨损成了迫切需要研究的课题。通过磁粉制动器在JD 1轮轨模拟试验机上设定不同的纵向力,研究其对车轮磨损特性的影响。结果表明,车轮试件的磨损量随着轮轨间纵向力的增大而增大;同时磨痕表面伴随着明显的氧化,且随着纵向力的增加,试件磨痕的氧元素含量有增加的趋势;磨痕的表面裂纹数量随着纵向力的增大而增多,但表面裂纹的长度却随之减小。试件在试验过程产生的磨屑均为片层状,其形状大小与试验条件无关,这种片层状的磨屑表明试件磨痕表面的材料损失主要以层离磨损为主。     

高速列车车轮多边形对轴箱的影响分析

为分析高速列车轴箱端盖脱落的原因,建立了轴箱端盖的有限元模型,通过模态分析得到了580Hz的固有模态,并依据模态试验验证了模态分析结果。经过和线路试验数据对比发现该固有频率和20阶多边形的激励频率很接近,针对这一情况应用多体动力学软件建立了包含轴箱和端盖的车辆动力学模型并对轴箱端盖的振动特性进行分析。结果表明:端盖处的加速度要远远大于轴箱体上的加速度,结合频谱分析可以确定轴箱端盖处发生了共振,激烈的振动会使预紧力下降,当预紧力下降到2.5kN螺栓发生松动。上述结论与试验结果一致,并且根据测力螺栓的和端盖的试验数据可以发现随着螺栓预紧力的下降端盖的振动更加剧烈。本研究确定了引发高铁轴箱端盖掉落的根本原因,对于高铁车辆的安全运行有一定的指导借鉴意义。     

梯度复合结构对列车车轮力学性能的影响

基于列车车轮表面抗磨损的功能要求,划定列车车轮表面为抗磨损功能区,在功能区与车轮基体间设计合理的梯度复合结构,开展具有梯度复合结构的列车车轮设计方法研究。以Hertz接触理论为依据,采用ANSYS建立轮轨热-结构耦合模型,分析轮轨整体在温度载荷及静态接触作用下应力分布。分析梯度复合结构对列车车轮力学性能的影响。结果表明:与无梯度复合结构车轮相比,梯度复合结构能有效降低车轮表面抗磨区与基体间等效应力突变,改变列车车轮应力分布特征,从而防止抗磨区在热-结构耦合作用下脱落。基于文中特定工况下,提出当抗磨区厚度为1.0 mm时,列车车轮表面抗磨区与基体间采用厚度为2.0 mm,中间层为8层的线性梯度复合结构就可有效减缓结合面上等效应力突变的结论。     

弹性车轮对地铁列车碰撞安全性的影响

为了研究弹性车轮在碰撞过程中对地铁列车安全性的影响,以某4节编组地铁列车为研究对象,建立了分别采用弹性车轮和刚性车轮的地铁车辆有限元模型。设计了载客量为空载和定员载荷的情况下,地铁列车以25 km/h速度分别在直线轨道和半径为800 m的曲线轨道上碰撞另一列相同的静止列车的8种碰撞场景,使用LS-DYNA显示动力学软件模拟碰撞过程。研究结果表明:和刚性轮相比,弹性车轮的车轮抬升量在空载工况下能够大幅度地减少,而在定员载荷工况下其略有增加;在不同的载荷工况下,弹性轮都能够在一定程度上减少轮重减载超过限值0.65的最大作用时间,并大大降低了曲线轨道上脱轨系数的最大值及其超过限值1.0的最大作用时间。     

不同介质下ER8车轮钢滑动摩擦磨损性能

为探讨车轮在不同环境下服役时摩擦因数的变化机制,通过滑动摩擦试验机考察不同载荷下,ER8车轮钢分别在干燥空气、纯水、3.5%氯化钠溶液3种环境下的摩擦磨损性能。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、非接触三维表面轮廓仪、X射线衍射仪对磨痕及元素组成进行了分析,探讨不同环境下ER8车轮钢的摩擦磨损机制。结果表明：随着载荷的增大,ER8车轮钢的摩擦因数明显增大;列车的服役环境对车轮的摩擦磨损性能有较大影响,在干燥空气环境下,ER8车轮钢无腐蚀状况,磨痕宽度最小,但摩擦因数最大,可达0.503;在盐水环境下,ER8车轮钢出现腐蚀现象,磨痕宽度最大,但摩擦因数最小;干摩擦下ER8车轮钢的磨损机制为黏着磨损、磨粒磨损和氧化磨损,纯水摩擦和3.5%NaCl溶液环境下的磨损机制为磨粒磨损和氧化磨损。     

车轮多边形对高速列车车轴疲劳强度影响研究

车轮多边形是铁道车辆一种常见的非圆化病害,对轮对振动和车辆运行安全有明显的影响。在建立刚柔耦合拖车和动车车辆系统动力学模型基础上,将车轮多边形简化为简谐波并将其考虑为车轮轮径的变化,研究20阶车轮多边形对拖车和动车车轴疲劳强度的影响。结果表明,等效应力幅比值与速度呈非线性关系,且拖车和动车峰值出现位置有所不同,拖车峰值位置出现在速度为225 km/h,对应多边形激励频率432.7 Hz;动车不同截面分别在300 km/h、375 km/h时存在峰值,对应多边形激励频率分别为576.5Hz、721.2Hz。在各峰值位置处,多边形幅值的变化对拖车和动车部分截面的等效应力幅比值均有显著影响。拖车和动车车轴等效应力最大值均位于C截面,并且随着车轮多边形幅值的增加,其等效应力显著增大,超过车轴疲劳强度限值,降低车轴使用寿命。研究结果有助于改善20阶车轮多边形对高速列车车轴疲劳强度及弹性振动的影响。     

高速列车车轮多边形对齿轮箱疲劳寿命的影响

车轮多边形是高速列车运行过程中常见的磨耗现象,该现象使轮轨作用力增大,齿轮箱持续异常振动,并会影响其疲劳寿命.为研究高速列车车轮多边形对齿轮箱疲劳寿命的影响,建立了含有齿轮箱支撑轴承的驱动系统和柔性齿轮箱的刚柔耦合整车动力学模型,采用数值仿真分析方法,通过分析不同车轮多边形幅值下轮轨垂向力和齿轮箱垂向振动加速度确定极端...     

不同温湿度对高速列车车轮磨耗的影响分析

为深入研究温湿度对高速列车车轮磨耗的影响,在已有的相关试验数据基础上,采用数据统计方法和Zobory、Archard磨耗模型,推导温湿度相关的函数型摩擦系数模型和考虑温湿度影响的磨耗预测模型;基于温湿度相关的函数型摩擦模型定义高速轮轨滚动接触关系,并采用mixed Lagrangian/Eulerian方法建立高速轮轨稳态滚动接触有限元模型,完成不同温湿度条件下高速轮轨接触特性分析,并利用考虑温湿度影响的磨耗预测模型,分析不同温湿度条件下车轮接触接触斑内磨耗特性;最后将现场监测数据与模型预测数据进行对比,分析考虑温湿度影响的磨耗预测理论可行性。研究结果表明:在不考虑横移及横向力的作用下,随着温湿度的上升,车轮接触斑内纵向蠕滑力/率、横向蠕滑力/率、磨耗深度均呈现下降的趋势;对比现场监测数据与模型预测数据可知,现场监测数据与模型预测数据之间相关性较好,且呈现出较为一致的变化规律,建立的考虑温湿度影响的磨耗预测理论模型可行性较强。     

碳离子注入对硅片微动磨损性能的影响

对单晶硅片〈111〉进行了注入剂量为2×10~(16) ions·cm~(-2)、注入能量分别为60 keV和80 keV的碳离子注入,采用X射线衍射仪研究了碳离子注入前后硅片晶体结构的变化,采用UMT-2型微动摩擦试验机进行了微动摩擦磨损试验,采用超高精度三维形貌仪测量了硅片的磨痕深度,采用S-3000N型扫描电子显微镜分析了硅片的磨损形貌及磨损机理。结果表明:碳离子注入改变了硅片的晶体结构,使晶体无序化;硅片的摩擦因数和磨痕深度均随着载荷、微动振幅的增加而增大;碳离子注入后硅片的减摩效果和抗磨性能得到明显改善,当载荷达到一定值后,随着时间的延长,碳离子注入层逐渐被磨破,摩擦因数迅速增大;注入能量为60 keV硅片的减摩抗磨性能较好;碳离子注入前后硅片的磨痕均呈椭圆形,注入后磨痕面积小且表面损伤程度较轻,磨损机制以磨粒磨损为主。     

浇铸工艺对灰铸铁气缸套磨损性能的影响

通过正交试验,考察了浇注温度,模具温度和孕育剂加入量对气缸套材质磨损性能的影响。通过对磨损量的极差分析,发现浇注温度对磨损量的影响最大,孕育剂的加入量次之,模具温度的影响最小。选择浇注温度为1470℃,模具温度为250℃,孕育剂的加入量为0.7%,此时获得材料的磨损量最小,为0.47μm。     

激光冲击处理对曲轴磨损性能的影响

利用激光冲击波对曲轴球墨铸铁进行表面强化处理,利用摩擦磨损试验机研究激光冲击处理球墨铸铁QT700的磨损性能,利用金相显微镜分析激光冲击处理后其表面微结构,同时采用XRD分析激光冲击处理后球墨铸铁表面马氏体与残余奥氏体的含量。结果表明,激光冲击处理后球墨铸铁具有理想的表面形貌和较高的表面硬度,其抗磨性能大幅度提高,有利于提高其疲劳寿命。     

磨粒对ADZ复合陶瓷材料磨损性能的影响

采用块 -块摩擦磨损试验机在不同磨粒的 5 %NaOH泥浆中 ,对氧化铝增强四方氧化锆多晶陶瓷材料 (ADZ)的磨损性能进行了研究。研究结果表明尖锐磨粒对ADZ复合陶瓷材料磨损的影响要比球形磨粒严重的多 ,磨料硬度是影响陶瓷材料磨损率的重要因素 ,磨损率随磨粒硬度的提高而增大。在不同形状的SiO2 磨粒的泥浆中ADZ陶瓷材料的主要磨损机理为塑性变形和微犁削。在高硬度Al2 O3磨料的泥浆中ADZ陶瓷材料磨损表面以断裂机制占主导地位。     

热处理对双相不锈钢腐蚀磨损性能的影响

研究了热处理制度对双相不锈钢的硬度以及耐腐蚀磨损性能的影响。经固溶＋时效处理的双相不锈钢与仅经固溶处理的相比,耐腐蚀磨损性能好,但耐腐蚀性能差。     

烷基结构对 MoDDPs摩擦磨损性能的影响

制备了不同碳原子数的伯，仲烷基MoDDPs，并研究了其油溶性，测定了其加入到100SN基础油中的抗磨性，减摩性和极压性，比较了烷基碳链的长短及伯，仲烷基不同结构对MoDDPs摩擦磨损性能的影响。结果表明仲烷基MoDDPs的摩擦磨损性能优于伯烷基MoDDPs。     

原材料对制动摩擦材料磨损性能的影响

采用组合摩擦材料研究的组合筛选原材料方法,研究原材料对制动摩擦材料磨损性能的影响,提出用原材料的摩擦磨损性能谱及磨粒磨损和黏着磨损2种磨损机制的竞争关系(V机制)解释制动摩擦材料的磨损性能。根据摩擦磨损性能谱,基于原材料在制动摩擦材料中的作用和对磨损性能的贡献,可把原材料分为润滑区、过渡区和磨料区,处在润滑区的固体润滑剂的耐磨性最好,处在磨料区的陶瓷磨料的耐磨性次之,处在过渡区的纤维和填料的耐磨性最差;有机合成、天然纤维和树脂基体在高温的摩擦化学反应导致热磨损。根据V机制,通过对摩擦断裂表面形态观察,可判断原材料的耐磨性。     

摩擦副组合对摩擦磨损性能的影响

在1：1惯性力矩制动试验台上研究了两种不同石墨形态的铸铁制动盘与两种混杂纤维增强的酚醛基制动闸片配副时的摩擦磨损性能。结果表明，对于某一配方的制动闸片，使用灰口铸铁盘的摩擦副具有较高的摩擦系数，但制动盘表面温度较高，闸片磨损量较大；对于某一种制动盘，使用B配方制动闸片时，制动盘表面的温度较高，但闸片的磨损量较小；在所有四种组合中，B配方制动闸片与灰口铸铁盘配副的瞬时摩擦系数能够完全满足有关技术要求。     

高精度车轮转速检测装置

介绍一种采用新型霍尔开关元件作车轮转速传感器的轮速检测装置。介绍了它的构成和工作方式，具体分析了用单片机实现轮速检测，特别是在低速测量的高精度方法，在测速范围内误差不超过０．１％。     

车轮转速的智能检测装置

介绍一种采用新型霍尔开关元件作轮速传动器的车轮转检测装置。介绍了测量装置的构成，具体分析的转速，特别是在代转速时的高精度测量方法，给出了软件框图和部分程序 。     

金属陶瓷成份对其摩擦磨损性能影响研究

金属陶瓷是由金属基体、陶瓷成份和润滑剂等组成的多元复合材料。本文研究了金属陶瓷的金属基体含量、陶瓷颗粒、润滑剂的含量和粒度等各主要组份对其摩擦磨损性能和力学性能的影响规律。结果表明，金属基体含量应不低于７５％，ＳｉＯ２含量为６％、粒度为－３００目，石墨含量为１０％、粒度为－２００目时，材料在１００￣３５０℃时的摩擦磨损性能较好。