重载铁路钢轨磨耗分布发展计算模型及影响因素研究

建立了钢轨磨耗数值计算模型,可实现磨耗具体分布及发展的定量预测分析。对货车轴重、速度及材料硬度对钢轨磨耗分布发展的影响进行了系统研究,弥补了既有研究多采用定性指标、无法定量分析对磨耗分布发展的影响的不足。主要结论:(1)轴重影响:直线运行时,随轴重的增加钢轨磨耗均呈马鞍状分布且马鞍状特征愈发显著,波峰磨耗深度逐渐增大而波谷磨耗深度逐渐减小,磨耗量总体呈增大趋势。曲线运行时两轨磨耗分布差异较大,随轴重的增加钢轨磨耗分布特征保持一致,幅值呈增大趋势。(2)速度影响:直线运行时,随车速的提高钢轨磨耗向轨头内侧扩展加宽,分布区域磨耗深度均呈增大趋势。曲线运行时,随车速的提高外轨轨肩磨耗幅值先减小后增大而轨顶磨耗变化较小,内轨磨耗明显下降。相对轴重而言车速对磨耗的影响更显著,从减磨角度同等条件下宜优先发展大轴重货车来实现扩能增效,并尽量减少重车方向大幅提速。(3)材料硬度影响:增大轮轨硬度对磨耗分布区域和形状影响不明显,但可显著降低磨耗幅值和磨耗量。但硬度过高易加速疲劳伤损,不一定能延长使用寿命。