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不同温湿度对高速列车车轮磨耗的影响分析
| 论文题名： | 不同温湿度对高速列车车轮磨耗的影响分析 |
| 关键词： | 温湿度;高速列车;车轮磨耗;有限元法;轮轨关系 |
| 摘要： | 现如今，随着经济的飞速发展，铁路在我国经济建设和社会发展中扮演着极其关键的角色。车轮和钢轨是高速铁路周转率高、价格昂贵的易耗件，对运行成本有很大影响。外界环境温湿度是摩擦系数的影响因素之一，其变化会对轮轨磨耗产生重要的影响，由于我国地域辽阔，不同地区空气温湿度有着显著差异，因此我国铁路所服役的大气温湿度环境非常复杂，研究温湿度对高速列车轮轨磨耗的影响对保证列车的安全运行、保障我国铁路网的全天候正常运营有着深远的意义。 基于Hertz轮轨滚动接触理论、mixed Lagrangian-Eulerian法轮轨滚动接触理论、Archard磨耗模型、Zobory磨耗模型及最小二乘法，推导得出考虑温湿度影响的摩擦系数预测理论和考虑温湿度影响的磨耗预测理论。随后将现场监测得到的南昌铁路局动车段车轮磨耗数据，与对应的基于温湿度影响的磨耗预测理论建立得到的模型预测数据进行对比，分析考虑温湿度影响的磨耗预测理论可行性。结果表明：现场监测数据与模型预测数据之间的相关系数为0.902，说明二者相关性和显著性均较好，故温湿度影响的磨耗预测理论可行性较好。 参考CRH2车轮LMa型面以及CHN60标准钢轨的真实几何尺寸，通过mixed Lagrangian/Eulerian方法建立高速轮轨滚动接触稳态有限元模型，基于考虑温湿度影响的摩擦系数预测理论和考虑温湿度影响的摩擦系数预测理论磨耗预测理论，预测并分析LMa型面在不同温湿度条件下接触特性及磨耗特性。结果表明：随着外界温湿度的增加，车轮踏面接触斑内的纵向蠕滑力、横向蠕滑力、纵向蠕滑率最大值、横向蠕滑率最大值、磨耗深度最大值均呈现减小的趋势；当外界温湿度从（-10℃，55%）上升到（40℃，95%）的过程中，车轮踏面接触斑内的纵向蠕滑力、横向蠕滑力、纵向蠕滑率最大值、横向蠕滑率最大值、磨耗深度最大值分别减小47.98%、66.84%、40.68%、46.05%、81.04%。 基于考虑温湿度影响的磨耗预测理论，对XP55、S1002以及LMa车轮型面进行表面接触特性及磨耗特性分析，优选出最适合湿热地区高速列车车轮型面，控制湿热地区高速列车车轮磨耗。结果表明：虽然XP55车轮型面车轮对中性能、牵引性能均最好，但是耐磨性最差，易发生磨耗；同时，S1002车轮型面磨耗较小，但是与CHN60轨匹配性能、力学性能及牵引性能均较差；LMa车轮型面牵引性能、力学性能及轮对恢复对中性能虽然小于XP55车轮型面，但仍大于S1002车轮型面，同时，磨耗深度偏小，说明该型面耐磨性能虽然小于S1002车轮型面，但仍大于XP55车轮型面。故选用LMa车轮型面相对更能控制湿热地区高速列车车轮磨耗。 |
| 作者： | 杨逸航 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 肖乾 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华东交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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