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高速列车车轮钢磨损模拟试验研究
作 者: 易平
导 师: 刘启跃
学 校: 西南交通大学
专 业: 机械设计及理论
关键词: 高速 氧化 磨损 疲劳 加工硬化 粘着
分类号: U270.33
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要
铁路客运高速化已经成为当今时代发展的必然趋势,高铁技术在世界范围内蓬勃发展。高速列车给人带来方便、快捷、舒适的同时,其安全及可靠性问题尤为值得关注。随着列车速度及运量的提高,列车运行的动态环境恶化,轮轨间的相互作用更加复杂和剧烈,从而导致轮轨失效问题更加突出。轮轨间的剧烈磨损、疲劳等失效问题会进一步加剧轮轨接触环境的恶化,甚至造成脱轨事故。即使是在高铁技术发展相对完善的日、法、德等国,高铁安全事故也时有发生。因此开展高速工况下轮轨伤损研究具有很好的现实意义。论文根据赫兹接触理论,使用JD-1型轮轨模拟试验机针对两种车轮材料进行了疲劳磨损实验研究。通过改变速度工况,系统分析了模拟时速为240km/h、360km/h、480km/h的列车车轮踏面伤损情况。主要结果和结论如下:1)随着含碳量增加,材料的强度和硬度上升,耐磨性增强。而含碳量增高会导致材料塑性和韧性下降,抗疲劳性能降低。因此,车轮钢的疲劳与磨损存在竞争关系。2)高速工况下,车轮材料都存在氧化现象。3)车轮材料的加工硬化不仅跟材料的性质有关,还跟车轮滚动速度关系密切。含碳量越低,材料的硬度越低,而其加工硬化程度上升;随着速度的提高,加工硬化程度降低。4)随着速度增大,磨损量降低。而材料的点蚀和剥离越明显,疲劳现象更加突出。
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全文目录
摘要 6-7 Abstract 7-10 第1章 绪论 10-25 1.1 世界高速列车发展概况 10-13 1.1.1 日本新干线 10-11 1.1.2 法国TGV 11-12 1.1.3 德国ICE 12 1.1.4 中国CRH 12-13 1.2 研究背景 13-15 1.3 机车车轮损伤概述 15-19 1.3.1 车轮轮缘磨损 16-17 1.3.2 踏面磨损 17-18 1.3.3 车轮崩裂 18-19 1.4 国内外研究现状 19-24 1.4.1 车轮材料 19-21 1.4.2 轮轨摩擦磨损试验研究 21-23 1.4.3 热疲劳 23-24 1.4.4 待解决的问题 24 1.5 本文的研究内容 24-25 第2章 试验简介 25-36 2.1 试验仪器 25-29 2.1.1 JD-1轮轨模拟试验机 25-26 2.1.2 分析测试仪器 26-29 2.2 试验方案 29-30 2.2.1 试验材料 29-30 2.2.2 工况选择 30 2.3 模拟实验参数换算 30-36 2.3.1 模拟准则 30-32 2.3.2 车轮试样 32-33 2.3.3 垂向载荷 33-34 2.3.4 试验冲角 34-35 2.3.5 试验速度 35-36 第3章 高速下不同材料的磨损特性 36-46 3.1 硬度及磨损量分析 36-39 3.1.1 硬度测试及分析 36-38 3.1.2 磨损量分析 38-39 3.2 车轮钢磨损机理研究 39-45 3.2.1 踏面磨痕形貌 39-41 3.2.2 车轮钢踏面剥离特性 41-44 3.2.3 断面形貌 44-45 3.3 本章小结 45-46 第4章 速度对磨损的影响 46-56 4.1 试验力分析 46-48 4.2 磨损量分析 48-49 4.3 速度对加工硬化的影响 49-51 4.4 形貌分析 51-55 4.4.1 磨损后的宏观形貌 51-52 4.4.2 踏面SEM形貌 52-54 4.4.3 断面分析 54-55 4.5 本章小结 55-56 结论及展望 56-58 主要结论 56 研究展望 56-58 致谢 58-59 参考文献 59-63 攻读硕士学位期间发表的论文 63
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中图分类: > 交通运输 > 铁路运输 > 车辆工程 > 一般性问题 > 车体构造及设备 > 走行部分
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