留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

表面不平顺对轮轨摩擦温度场的影响

赵鑫 温泽峰 金学松

赵鑫, 温泽峰, 金学松. 表面不平顺对轮轨摩擦温度场的影响[J]. 交通运输工程学报, 2005, 5(2): 19-22.
引用本文: 赵鑫, 温泽峰, 金学松. 表面不平顺对轮轨摩擦温度场的影响[J]. 交通运输工程学报, 2005, 5(2): 19-22.
ZHAO Xin, WEN Ze-feng, JIN Xue-song. Uneven surface effect on temperature distribution of wheel and rail contact[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2005, 5(2): 19-22.
Citation: ZHAO Xin, WEN Ze-feng, JIN Xue-song. Uneven surface effect on temperature distribution of wheel and rail contact[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2005, 5(2): 19-22.

表面不平顺对轮轨摩擦温度场的影响

基金项目: 

全国百篇优秀博士学位论文作者专项基金项目 200248

国家自然科学基金项目 50375129

教育部创新团队执行计划项目 IRT0452

详细信息
    作者简介:

    赵鑫(1981-), 男, 山东新泰人, 西南交通大学硕士研究生, 从事轮轨热响应研究

  • 中图分类号: U211.5

Uneven surface effect on temperature distribution of wheel and rail contact

More Information
  • 摘要: 为揭示轮轨表面破坏与摩擦温升的内在联系, 利用有限元和有限差分混合算法, 建立了轮轨滚动接触热耦合计算模型, 模拟轮轨滚动、滑动接触温升过程。模型中考虑了轮轨间非稳态热传导、与环境的热对流、热辐射, 针对轮轨光滑和不平顺两种接触表面情形, 分析了滚动、滑动工况下轮轨界面间的摩擦温升状态。计算结果表明轮轨表面不平顺能使经历短时间滑动的轮轨表面倾向于产生斑点状剥离, 长时间滑动与滚动工况下表面不平顺对温度场的影响可忽略, 滑动工况的温升较滚动工况的大。

     

  • 图  1  车轮踏面“扁疤”擦伤

    Figure  1.  Flat on wheel profile

    图  2  道岔接触面热疲劳破坏

    Figure  2.  Thermal fatigue on turnout contact surface

    图  3  轮轨滚动接触

    Figure  3.  Rolling contact of wheel and rail

    图  4  有限元网格

    Figure  4.  FEM models

    图  5  压力和热流分布

    Figure  5.  Contact press and flux distribution

    图  6  温度变化历程

    Figure  6.  Temperature history

    图  7  滑动时车轮接触斑温度分布

    Figure  7.  Temperature distribution of wheel contact in sliding

    图  8  计算第10步时温度分布

    Figure  8.  Temperature distribution of 10th step

    图  9  计算第70步时温度分布

    表  1  材料性能参数

    Table  1.   Material property parameters

    参数 数值
    车轮半径rw/mm 525
    轮载P/kN 100
    比热容c/[J· (kg·K)-1] 470
    热传导率K/[W· (m·K)-1] 41
    密度ρ/ (kg·m-3) 7 790
    摩擦系数μ 0.3
    泊松比v 0.3
    杨氏模量E/ (N·mm-2) 2.07×105
    环境温度T0/℃ 30
    发射率e 0.3
    注: 如无特殊说明, 本文中的计算均使用以上数据。
    下载: 导出CSV
  • [1] Jergéus J, Odenmarck C, Lundén R, et al. Full-scale railway wheel flat experiments[J]. Journal of Rail Rapid Transit, 1999, 213(1): 1-13. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JRYJ201911009.htm
    [2] Kennedy T C, Way C, Harder R F. Modeling of martensite formation in railcar wheels due to Hertzian wheel slides[A]. Proceeding of the 6th International Conference on Contact Mechanics and Wear of Rail/Wheel Systems[C]. Chalmers University Press, Sweden, 2003.
    [3] Hou K, Kalousek J, Lamba H S, et al. Wear and friction of wheel/rail materials for high adhesion locomotives[A]. Proceeding of the 12th International Congress on Wheelset[C]. China Railway Press, China, 1998.
    [4] Knothe K, Liebelt S. Determination of temperatrue for sliding contact with applications for wheel-rail systems[J]. Wear, 1995, 189(1): 91-99. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JFXG202110005.htm
    [5] Martin E, Klaus K. A comparison of analytical and numerical methods for the calculation of temperature in wheel/rail contact[J]. Wear, 2002, 253(5): 498-508. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGDC201511021.htm
    [6] Pei You-fu, Jin Yuan-sheng, Wen Shi-zhu. An FEM analysis of wheel/rail contact heat[J]. China Railway Science, 1996, 17 (4): 48-58. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGTS201405001.htm
    [7] Sun Qiong, Chen Ze-shen, Zang Qi-ji. On the contact temperature rise between wheel and rail and its numerical analysis [J]. China Railway Science, 1997, 18(4): 14-23. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGTS201501007.htm
    [8] Johan A, Birger K. Modelling of heat conduction and phase transformations during sliding of railway wheels[J]. Wear, 2002, 253(3): 291-300. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JEXG201502005.htm
    [9] 金学松, 刘启跃. 轮轨摩擦学[M]. 北京: 中国铁道出版社, 2004.
    [10] 戴锅生. 传热学[M]. 北京: 高等教育出版社, 2001.
  • 加载中
图(9) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  251
  • HTML全文浏览量:  67
  • PDF下载量:  284
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2005-03-20
  • 刊出日期:  2005-06-25

目录

    /

    返回文章
    返回