车轮全滑动轮轨摩擦温升三维有限元分析

基于有限元法和非稳态导热问题微分方程,建立轮轨摩擦温升三维数值分析模型.分析轮载、相对滑动速度和摩擦因数对轮轨接触区附近摩擦温度场的影响.模型中考虑了轮轨与环境间的对流换热和轮轨接触界面的相互导热过程.分析结果表明,轮载、相对滑动速度和摩擦因数对轮轨摩擦接触温升及其热影响层深度都有明显影响.轮重不仅影响轮轨表面最高摩擦温升,而且影响热影响区域的大小;相对滑动速度变大,热影响层深度和宽度分别变浅和变宽;摩擦因数越大,热影响区越大.     

滑动速度对钢轨表面接触应力的影响

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-机耦合载荷条件下滑动速度对钢轨表面接触应力、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。     

滑动速度与高频摩擦噪声关系的试验研究

为研究高频摩擦噪声的产生机制,在Plint 92摩擦磨损试验机上采用平面-平面接触的旋转滑动摩擦副系统,研究摩擦副间相对滑动速度与高频摩擦噪声的相关性,测得摩擦过程中摩擦因数的变化情况和产生的高频噪声信号及其声压值,提出基于滑动速度变化的摩擦因数和高频噪声声压值的预测方程。结果表明:滑动速度对摩擦因数和高频噪声的产生和演变有重要的影响,摩擦因数对滑动速度的变化呈现一定的阀值性,且大的摩擦因数更易产生高频噪声。对高频噪声信号进行分析,发现高频噪声具有间歇性出现的特点。摩擦因数和高频噪声声压值随滑动速度变化规律具有一致性。     

旋转滑动摩擦高频噪声产生机理的实验研究

为了深入研究金属旋转滑动摩擦高频噪声的产生机理,以多功能摩擦磨损试验机为平台,采用单因素实验法来研究相对滑动速度、接触压力、表面形貌等影响因素对摩擦高频噪声的影响规律。实验发现：金属旋转滑动高频摩擦噪声多发生在相对滑动速度低、接触压力较大以及摩擦因数-速度负斜率处;摩擦副间相对滑动速度、接触压力和表面粗糙度的变化几乎不会对高频噪声的频率产生影响,但高频噪声声压级随表面粗糙度的增大呈现明显减小趋势。对摩擦噪声声压信号和法向、切向振动加速度信号进行互相关分析,结果表明,法向振动加速度信号和摩擦噪声声压信号之间具有更高的相关性,从而为进一步理解摩擦高频噪声的产生机理和预测模型的建立提供了参考。     

纹理表面滑动摩擦稳态摩擦学性能

基于稳态滑动摩擦系统模型,采用球-盘摩擦副定量分析研究法向载荷、滑动速度、初始表面纹理和摩擦副材料对稳态摩擦因数的影响,得到稳态摩擦因数在不同工况下的变化规律。结果表明：滑动摩擦的稳态摩擦因数与磨损率正相关,周向纹理表面的稳态摩擦因数最大,无纹理表面的稳态摩擦因数次之,径向纹理表面的稳态摩擦因数最小;无论何种初始表面形貌,随着转速的增加,稳态摩擦因数先减小后增大,随着法向载荷的增大,稳态摩擦因数呈增长趋势;较深较宽的表面纹理具有更大的稳态摩擦因数和更大的瞬时波动;稳态摩擦因数也与摩擦副材料的选取有关。     

车轮滑动时钢轨热机耦合有限元分析

利用有限元分析软件ABAQUS建立了轮轨接触热机耦合分析的热弹性平面应变有限元模型.模型中考虑温度对材料热物理参数的影响.分析了车轮滑动时不同摩擦因数和轴重对钢轨应力场分布的影响.结果表明,最大Von Mises等效应力发生在接触斑后半轴靠近接触区的边缘处,轮轨摩擦热影响区主要分布在接触表面,并随深度的增加其影响越来越小;当温升较大时,热物理参数随温度变化的影响应予以考虑;钢轨表面应力随摩擦因数和轴重增大而增大.     

弹塑性摩擦接触热力耦合问题的分析

针对固体材料之间摩擦滑移过程中的热力耦合问题,建立了一个温度-应力实时耦合的弹塑性接触模型,在此基础上,采用有限元方法分析了滑移速度对接触温度、摩擦应力和摩擦因数的影响。比较讨论了接触副预滑移阶段的静摩擦行为和完全滑动阶段的摩擦热-应力耦合现象。研究发现,滑移速度对静摩擦没有显著影响,但对滑动摩擦有直接影响。滑动速度越大,接触温度上升越高,于是材料承载能力的下降越显著,进而接触副的摩擦阻力下降也越多,因此滑动摩擦因数也减小得越多。     

防爆起重机车轮在钢轨上全滑动摩擦温升分析

防爆起重机在钢轨上紧急制动或车轮卡死时可能产生全滑动工况,由于硬摩擦作用,该工况下起重机车轮和钢轨接触踏面温升显著,对工作在含有爆炸性气体环境中的起重机是一个潜在的危险源。建立起重机轮轨之间的接触模型,采用 Ansys 软件仿真分析起重机在钢轨上全滑动时的温升情况,探究摩擦因数、滑动速度对起重机轮轨温度场的影响。研究表明,全滑动工况下,起重机最高温升发生在车轮接触面上,轨道上的温升较低,其温度场分布为一条长轨迹;表面摩擦因数和滑动速度越大,轮轨踏面温升也越大,但对踏面温度场分布的影响不大。     

基于轮轨摩擦试验装置的摩擦系数测量方法

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。     

基于MMW-1万能摩擦磨损试验机的沥青路面摩擦学性能测试

对MMW-1万能摩擦磨损试验机托盘进行改装,设计能够方便安装橡胶环的专用夹具,使试验机能够模拟橡胶与沥青路面样芯的滑动摩擦。基于MMW-1万能摩擦磨损试验机,测量常用沥青路面层AC13、SHRP12.5、OGFC13与SMA13样芯在不同转速和载荷下的滑动摩擦因数。利用摆式摩擦因数仪验证利用MMW-1万能摩擦磨损试验机检测沥青路面滑动摩擦因数的合理性。研究滑动速度对干、湿沥青路面滑动摩擦因数的影响规律,载荷对沥青路面滑动摩擦因数的影响规律。结果表明:基于MMW-1万能摩擦磨损试验机测量沥青路面与橡胶的滑动摩擦因数具有一定合理性,为沥青路面滑动摩擦因数测试提供一种新的测量方法。橡胶与干、湿沥青路面的滑动摩擦因数随速度的增加而减小,随载荷的增加而缓慢增大。