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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
下 载: 81次
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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。

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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