轮轨波磨双轮实验台摩擦特性的研究毕业论文
2020-04-12 03:04
摘 要
随着高速重载铁路的快速发展，轨道波磨现象日益严重。当火车在波形磨损情况恶劣的轨道上行驶时，强烈的振动不仅会极大地加速对火车车辆部件的损坏。而且，过大的轮轨力加速了轨道的损坏，给铁路企业造成了很大损失。润滑剂的存在则能大大缓解波磨的产生以及产生后造成的影响，因此，研究不同摩擦改进剂对轮轨材料摩擦特性的影响是有必要的。
首先介绍了前人发现的磨损理论和各种利用声发射技术监测磨损的方法，然后针对武汉理工大学学报上出现过的摩擦磨损试验机及相关实验进行了简介，从中提取出一些实验方法。之后，简要描述了润滑剂性能的评价指标，并为每个指标找到并总结了一些实验方案。最后设计了在不同摩擦条件下的摩擦磨损性能试验，探讨了不同润滑剂对摩擦磨损特性的影响。还设计了依赖希望搭建的轮轨波磨双轮实验台产生的波磨现象进行波磨的逆向工程的思路。
关键词：波磨；磨损理论；摩擦磨损试验台；润滑剂；磨损性能
Abstract
With the development of high-velocity heavy load railroad, rail corrugation phenomenon is becoming more and more serious. When a train runs on a bad track with strong wave wear, strong vibration will not only greatly accelerate the damage to train and vehicle parts. Moreover, the excessive wheel rail force accelerated the damage of the track and caused great losses to railway enterprises. The presence of lubricants can greatly alleviate the production of the corrugation and the effect of its production. Therefore, it is necessary to study the effect of different friction modifiers on the friction characteristics of wheel and rail materials.
First, it introduces the wear theory of predecessors and various methods to monitor wear and tear by using acoustic emission technology. Then it introduces the friction and wear testing machine and related experiments, which appeared in the Journal of Wuhan University of Technology, and extracts some experimental methods. After that, the evaluation index of lubricant performance is briefly described, and some experimental schemes are found and summarized for each index. Finally, the friction and wear performance tests under different friction conditions were designed, and the effects of different lubricants on the friction and wear properties were discussed. A new idea of reverse engineering for corrugation is designed based on the phenomenon of corrugation generated by the wheel and rail grinding double wheel experimental platform.
Keywords: Corrugation, Wear theory, Friction and wear test rig, Lubricant, Friction and wear properties
目 录
第1章 绪 论 1
1.1 研究背景 1
1.2 波磨研究现状 1
1.2.1 波磨的分类 1
1.2.2 波磨的成因 2
1.3 研究内容 3
第2章 波磨研究综述 5
2.1 波磨的相关实验 5
2.2 声发射技术检测磨损 6
2.3 各种摩擦磨损试验台简介 8
2.3.1 环–块摩擦磨损试验机 8
2.3.2 MPX-2000型磨损试验机 9
2.3.3 HSR-2M微摩擦磨损试验机 9
2.3.4 自主设计高度仿真的磨损实验台 9
2.3.5 自制的高温销盘式摩擦试验机 10
2.3.6 滚动接触式双盘试验台 11
2.4 本章小结 12
第3章 钢轨波磨理论模型 13
3.1 理论模型简介 13
3.2 理论模型的建立与仿真 15
3.2.1 理论模型的建立 16
3.2.2 理论模型的仿真 16
3.3 本章小结 21
第4章 小试样实验方案设计 22
4.1 实验目的 22
4.2 实验设备 22
4.2.1 M-2000型摩擦磨损试验机 22
4.2.2 扫描电子显微镜 22
4.2.3 光切显微镜 22
4.2.4 洛氏硬度计 24
4.2.5 精密电子天平 24
4.3 实验材料 25
4.3.1 轮轨试样的制备及其成分 25
4.3.2 润滑剂 27
4.4 实验方法及实验步骤 27
4.4.1 实验方法 27
4.4.2 实验步骤 29
第5章 大试样实验方案设计 30
5.1 实验目的 30
5.2 实验设备 30
5.2.1 轮轨波磨双轮实验台 30
5.2.2 三坐标测量仪（CMM） 32
5.3 实验材料 33
5.4 实验方法 33
5.4.1 划分测量区域 34
5.4.2 选择采样密度 34
5.4.3 实验数据处理 35
5.5 实验数据分析 35
第6章 总结与展望 37
参考文献 39
致 谢 42
绪 论
研究背景
自19世纪初火车诞生以来，铁路运输作为陆地运输的首选方式，以其运量大、运输效率高、可靠性好的特点，对推动经济发展和时代进步发挥了巨大作用。然而，问题也随之而来。随着重载车辆的增多，铁路磨损量不断加大，平均寿命不断缩减，导致我国在铁路维护上花费了大量成本[1]。然而，车轮和钢轨磨损是重载运输发展中必须面对的重大挑战。 由于各种因素的影响，例如车轮踏面的锥度，轨道与斜坡之间的牵引力和制动力，发生了不同形式的蠕变现象。交互过程是一个复杂的摩擦过程，直接影响到机车的牵引力，轨道表面的损伤，列车运行的稳定性，列车制动等[2-4]。因此，研究铁路车轮跟铁轨接触磨损特性是十分有必要的。
铁轨投入使用后，表面会出现规律的周期性不规则性，这通常是波浪形磨损或波纹磨损。 轨道波磨现象越来越严重。 自1958年在马德里召开的致力于铁路波浪现象的国际学术会议以来，国际学术组织每隔3年召开一次有关接触力学与轮轨磨损的学术会议，钢轨波磨现象都被列专题研究。
铁轨表面起伏是火车运行时产生啸叫和共振的重要原因。它带来了轨道和车辆部件损坏和损失过快、环境振动和噪声过大等问题[5]。为了解决或减少波磨问题的发生，需要对波磨现象从起因、形成、影响、治理等方面对其进行研究，并针对这些方面进行一定的改进。
波磨研究现状
第一次波浪形磨损调查研究可以追溯到1925年[6]。1953年，德国Fink公司发表了一篇关于长度达5厘米的短波波浪形磨损的综述文章。1978年，艾森曼发表了一篇短波波浪形磨损研究报告。1979年，丹尼尔斯等人开始对普韦布洛的快车道进行实验研究。
波磨的分类
钢轨波浪形磨损已受到世界各国的高度重视，并已就造成波磨的原因，发展条件，后续影响以及如何管理波浪形磨损等问题进行了大量研究工作。Zarembski和Grassie[7]对波磨根据特性、成因和对策进行分类，根据现有文献和作者的经验，将波磨分为以下几种形式，见表 1.1。
表 1.1 波磨的类型及特征[4]
类型 | 波长（mm） | 波长确定机理 | 损伤机理 |
重载波磨 | 200~300 | P2力共振 | 波谷塑性变形 |
轻轨波磨 | 500~1500 | P2力共振 | 塑性弯曲 |
轻轨震动 | 45~60 51~75 | 轮枕共振 轮对弯曲共振 | 波谷侧面磨损 波峰塑性变形 |
接触疲劳 | 150~450 | P2力共振 | 滚动接触疲劳 |
车轮压痕 | 50 以上是毕业论文大纲或资料介绍，该课题完整毕业论文、开题报告、任务书、程序设计、图纸设计等资料请添加微信获取，微信号：bysjorg。 相关图片展示：
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