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KKD客车车轮踏面剥离成因初探
| 论文题名： | KKD客车车轮踏面剥离成因初探 |
| 关键词： | 空调客车;KKD车轮;踏面剥离;车辆系统动力学;安定图;损伤函数 |
| 摘要： | 近几年各铁路局新配属的25G型空调客车的KKD车轮在运行一段时间后，集中出现了车轮踏面剥离、车轮失圆、轴承保持架断裂等轮对故障，造成车辆运行振动大，运行品质差，对客车安全构成了不利影响。本文从轮轨关系方面开展KKD客车车轮踏面剥离成因研究，主要工作和结论如下: (1)首先对国内外车轮踏面剥离的研究现状进行了详细论述，明确了车轮踏面剥离研究的意义和方向。 (2)建立了考虑车辆系统动力学、接触斑材料响应特性（安定图）和接触斑能量耗散（损伤函数）为一体的车轮滚动接触疲劳分析模型，并发展了相应的数值程序。 (3)对KKD客车车轮踏面表面状态进行了现场调研，掌握了车轮踏面滚动接触疲劳出现的形式以及出现的位置。同时对部分车轮和线路分别进行了车轮踏面外形、车轮不圆度和钢轨廓形以及钢轨波磨不平顺测试。现场调研结果表明，大部分车轮在名义滚动圆外约20～50mm范围内出现了裂纹或踏面剥离现象。 (4)利用所建立的模型，研究了车辆通过不同半径曲线时轮轨磨耗状态对车轮滚动接触疲劳损伤的影响，从车轮受力特征、轮轨接触点位置、车轮损伤大小及分布和轮轨接触斑材料响应特性等方面详细分析了车轮踏面剥离的成因。研究结果表明:磨耗车轮通过小半径曲线(尤其半径小于700m)磨耗钢轨是导致车轮轮辋外侧裂纹和剥离的主要原因。 (5)研究了车辆结构参数（如一系悬挂纵向刚度、轴重）、摩擦系数、轨底坡、车轮失圆和车轮材料强度等参数对车轮滚动接触疲劳特性的影响。研究结果表明:在保证车辆运动稳定性（蛇行失稳临界速度）的前提下，适当减小一系悬挂纵向刚度，可减缓车轮踏面裂纹和剥离的形成和发展;适当降低车辆的轴重有利于减缓车轮磨耗和滚动接触疲劳损伤;采用轮轨界面润滑，减小轮轨间的摩擦系数，可降低轮轨蠕滑力，从而减缓车轮踏面裂纹和剥离以及磨耗的形成和发展;车轮失圆会恶化轮轨接触关系，加速车轮踏面裂纹和剥离的形成，定期对车轮进行镟修，这不仅能从轮轨型面匹配和车轮失圆方面改善轮轨受力状态，还可将踏面裂纹镟掉，避免裂纹进一步扩展;适当提高车轮材料的屈服强度能减少车轮塑性变形的累积，从而达到减缓车轮踏面裂纹和剥离的效果。 |
| 作者： | 陶功权 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 温泽峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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