原文传递
踏面制动温升对车轮磨耗影响的研究
| 论文题名： | 踏面制动温升对车轮磨耗影响的研究 |
| 关键词： | 车轮磨耗;制动温升;材料力学;抗拉强度;弹性模量 |
| 摘要： | 轮轨之间的磨耗一直是铁路行业的难点、重点，随着轴重、行车速度的不断增加，轮轨之间的磨耗更为严重;此外，踏面制动在货车和地铁车辆的广泛应用，使得在列车制动过程中，车轮踏面温升急剧上升，高达300℃。由于车轮踏面温升的影响，车轮表面的材料属性发生改变，改变了轮轨接触状态和耐磨性，最终对车轮磨耗造成影响。为了能够更加精确的对踏面制动过程中车轮磨耗的模拟仿真，本文提出了一种能够兼顾计算精度和计算效率的间歇热源法的制动温升有限元方法，并基于Archard磨耗模型，建立了一种可以考虑温度效应的车轮磨耗模型。该模型能够更加精确的对车轮磨耗进行预测，为车轮养护维修提供理论依据。 本论文的主要内容包括: 1.对国内外车轮磨耗和车轮踏面制动温升的研究方法和现状进行了详细叙述，明确了制动温升对磨耗影响的重要性及本文的研究意义和目的。 2.针对传统模拟车轮踏面温升数值计算方法的计算效率和计算精度不能兼顾的问题，提出了一种新的热流密度加载方式。并以重载列车紧急制动为研究对象，通过与移动热源法、均布热源法的计算精度和计算效率进行对比。结果显示:间歇热源法既能达到移动热源法的计算精度，也能达到均布热源法的计算效率，且还能反映均布热源法所无法反映的闸瓦与踏面之间的接触-脱离-接触的物理现象而引起的温度波动特性。 3.基于材料力学理论和试验数据，建立了车轮材料属性与温度之间的函数关系，并利用实测数据进行了修正。结合踏面制动温升随时间的关系，得到车轮材料抗拉强度、弹性模量、摩擦系数和硬度随制动时间的变化规律。 4.基于Archard磨耗模型和车轮钢材料属性随温度的变化规律，建立了一种可以考虑温度效应的车轮磨耗模型。该模型从两方面考虑制动温升对车轮磨耗的影响:一是温度对接触斑黏着区划分的影响;二是温度对参与磨耗计算的相关参数的影响。 5.分析了重载列车典型制动工况下（紧急制动和大长坡道制动）最高温升时刻轮轨接触斑黏着区的划分;计算了车轮滚过一个接触斑时，轮轨接触斑内单元磨耗深度;计算了车轮在整个制动周期内，车轮踏面的磨耗体积和磨耗深度。并与不考虑制动温升的结果进行对比分析，研究了制动温升对车轮磨耗的影响，结果表明:考虑制动温升后，车轮磨耗结果显著增加。 |
| 作者： | 陈帅 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 吴磊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
