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地铁车辆频繁启停工况加速钢轨滚动接触疲劳损伤行为
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作者 沈明学 戴晓龙 +3 位作者 肖叶龙 秦云飞 华李成 熊光耀 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1645-1655,共11页
列车启停过程中轮轨接触应力复杂交变,近站点附近车辆频繁启停运行工况加速了钢轨滚动接触疲劳损伤。为深入了解地铁车辆频繁启停工况下的钢轨滚动接触疲劳损伤特性,利用轮轨滚动接触疲劳/磨损试验台(JD-DRCF/M)开展频繁启停工况下轮轨... 列车启停过程中轮轨接触应力复杂交变,近站点附近车辆频繁启停运行工况加速了钢轨滚动接触疲劳损伤。为深入了解地铁车辆频繁启停工况下的钢轨滚动接触疲劳损伤特性,利用轮轨滚动接触疲劳/磨损试验台(JD-DRCF/M)开展频繁启停工况下轮轨滚动接触疲劳试验。对比研究4种不同加/减速度工况下(0,400,800和1 200 r/min2)轮轨滚动接触界面黏着、钢轨磨耗和疲劳裂纹行为。研究结果表明:在干态环境中,加速工况显著降低了轮轨界面的黏着系数,其中:800 r/min2加速度下降幅最为明显;而进入水介质环境后,黏着系数出现瞬时极低值、加速度工况下的黏着系数降幅程度差异显著。加速度工况未引起钢轨的过高磨耗,但其对钢轨磨损形貌、表面粗糙度等的影响均较为显著,过高的加速度极易诱发钢轨以剥层机制失效并伴随表面粗糙度的大幅提升。钢轨磨耗与轮轨界面的剪切作用密切相关,加速度的存在往往不同程度地加剧了近表层钢轨材料的塑性变形和疲劳裂纹的萌生与扩展,使得裂纹扩展角、裂纹长度与数量均有不同程度地增加。因此,有必要开展实验条件下钢轨试样滚动接触损伤与实际现场钢轨损伤间的等效性评估,以利于指导近站点附近地铁车辆启停工况参数的优化。 展开更多
关键词 频繁启停 滚滑接触 钢轨损伤 表面剥落 疲劳裂纹
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机械端面密封反向螺旋槽空化效应与泄漏控制机理 被引量:17
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作者 马学忠 孟祥铠 +3 位作者 王玉明 赵文静 沈明学 彭旭东 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期1558-1568,共11页
针对机械端面密封的反向螺旋槽结构,基于遵循质量守恒的JFO空化边界条件,采用SUPG有限元方法求解Reynolds方程,研究了反向螺旋槽的空化效应,基于此,提出了一种新型的正反向螺旋槽组合端面密封结构,分析了不同工况条件下的密封性能。结... 针对机械端面密封的反向螺旋槽结构,基于遵循质量守恒的JFO空化边界条件,采用SUPG有限元方法求解Reynolds方程,研究了反向螺旋槽的空化效应,基于此,提出了一种新型的正反向螺旋槽组合端面密封结构,分析了不同工况条件下的密封性能。结果表明:反向螺旋槽区域易发生液膜空化,周期性分布的空化区会显著影响端面流场,空化区的低压力可将内径侧流体抽吸到密封端面,实现上游泵送。新型正反向螺旋槽端面密封结构结合了反向螺旋槽产生的泄漏控制作用和正向螺旋槽产生的流体动压效应,同时具备良好的上游泵送能力和动压承载能力。 展开更多
关键词 有限元方法 螺旋槽 空化效应 机械密封 上游泵送效应
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橡胶O形圈/不锈钢配副往复摩擦生热特性 被引量:5
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作者 孔亚彬 沈明学 +2 位作者 张执南 孟祥铠 彭旭东 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期1352-1358,共7页
采用含高阶项的Mooney-Rivlin本构模型对丁腈橡胶O形圈/316L不锈钢配副的往复摩擦生热特性进行有限元分析及试验验证.利用变参数法分析往复频率、摩擦系数、接触压力及环境温度对配副金属温度场的影响.结果表明:所建模型能较准确地分析... 采用含高阶项的Mooney-Rivlin本构模型对丁腈橡胶O形圈/316L不锈钢配副的往复摩擦生热特性进行有限元分析及试验验证.利用变参数法分析往复频率、摩擦系数、接触压力及环境温度对配副金属温度场的影响.结果表明:所建模型能较准确地分析橡胶/金属摩擦界面的摩擦生热特性.随着往复频率、摩擦系数和接触压力的增大,稳定阶段摩擦界面的温度升高;摩擦界面温升速率与初始环境温度无关;摩擦界面温度的稳定值与往复运动频率呈线性变化关系,与摩擦系数和接触压力呈"抛物线"状递增关系;摩擦过程中靠近摩擦热源的区域等温线较密集,温度梯度较大. 展开更多
关键词 橡塑密封 摩擦 O形橡胶圈 摩擦生热
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表面机械滚压处理(SMRT)316L不锈钢梯度纳米层在腐蚀介质下的摩擦学行为研究 被引量:7
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作者 沈明学 容康杰 +3 位作者 刘德佳 熊光耀 李春红 王效贵 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期746-753,共8页
采用表面机械滚压处理(surface mechanical rolling treatment,SMRT)技术在316L奥氏体不锈钢表面构筑了梯度纳米结构层.利用透射电子显微镜(TEM)和纳米压痕仪等分析其微观组织、力学性能等基础上,重点探讨了SMRT前后316L在1 mol/L HCl溶... 采用表面机械滚压处理(surface mechanical rolling treatment,SMRT)技术在316L奥氏体不锈钢表面构筑了梯度纳米结构层.利用透射电子显微镜(TEM)和纳米压痕仪等分析其微观组织、力学性能等基础上,重点探讨了SMRT前后316L在1 mol/L HCl溶液(以纯水环境作为对比组)中的摩擦学行为.结果表明:经SMRT加工后316L表面梯度纳米晶层厚度达200μm以上,表面硬化层厚度超过1.5 mm,表面硬度提升至基体近2倍;SMRT大大减缓了材料磨损,与基体试样相比,SMRT试样在腐蚀介质下减摩效果比纯水环境更明显,且在腐蚀环境下表现出优异的耐腐蚀性能,其磨损机制由处理前伴随严重剥落特征的疲劳磨损和磨粒磨损转变为轻微疲劳磨损.因此,316L不锈钢机械滚压梯度纳米层在腐蚀服役环境下具有较高的潜在工程应用价值. 展开更多
关键词 表面机械滚压处理 腐蚀磨损 摩擦学行为 梯度纳米化结构 316L不锈钢
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轮轨界面摩擦学转变结构层特性及其研究进展 被引量:3
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作者 沈明学 刘鹏 +2 位作者 周琰 王文健 朱旻昊 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期773-788,共16页
摩擦学转变结构层是轮轨系统滚动接触过程中形成的典型损伤特征,其发生、发展及其演变过程对轮轨界面失效具有重要的影响.本文作者分析了轮轨界面摩擦学转变结构层[TTS,包括白色浸蚀层(WEL)、棕色浸蚀层(BEL)以及塑性变形层(PDL)]的典... 摩擦学转变结构层是轮轨系统滚动接触过程中形成的典型损伤特征,其发生、发展及其演变过程对轮轨界面失效具有重要的影响.本文作者分析了轮轨界面摩擦学转变结构层[TTS,包括白色浸蚀层(WEL)、棕色浸蚀层(BEL)以及塑性变形层(PDL)]的典型特征和微观结构,重点讨论了当前轮轨界面TTS的研究现状及在形成机制上的分歧和争论,并介绍了近年来国内外学者应用先进分析测试手段开展TTS研究的相关进展;归纳总结了TTS对轮轨界面损伤的主要贡献,最后重申了TTS在轮轨摩擦学研究中的重要性并提出了今后研究的发展方向. 展开更多
关键词 轮轨摩擦学 摩擦学转变结构 白层 棕层 塑性变形
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两种激光熔覆涂层对轮轨材料磨损与损伤性能的影响 被引量:12
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作者 慕鑫鹏 王文健 +4 位作者 祝毅 沈明学 刘启跃 郭俊 丁昊昊 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期225-233,共9页
选用钴基合金粉末和铁基合金粉末,利用CO 2多模激光器对轮轨材料进行激光熔覆处理.分析了钴基合金涂层和铁基合金涂层的微观组织、成分、硬度与应力状态.未处理试样表面残余应力为拉应力,激光熔覆处理后,涂层表面残余应力为压应力.利用M... 选用钴基合金粉末和铁基合金粉末,利用CO 2多模激光器对轮轨材料进行激光熔覆处理.分析了钴基合金涂层和铁基合金涂层的微观组织、成分、硬度与应力状态.未处理试样表面残余应力为拉应力,激光熔覆处理后,涂层表面残余应力为压应力.利用MJP-30A滚动接触疲劳试验机对激光熔覆处理前后轮轨试样进行滚动摩擦磨损试验.结果表明:激光熔覆处理后轮轨试样磨损率明显降低,其中激光熔覆钴基合金后,轮轨试样磨损率分别降低96.7%和98.9%,激光熔覆铁基合金后,轮轨试样磨损率分别降低81.7%和93.5%.未处理轮轨试样表面损伤为疲劳损伤;钴基合金涂层表面损伤最轻微,磨痕表面光滑,出现轻微的小块剥落;铁基合金涂层表面出现细小裂纹和犁沟. 展开更多
关键词 激光熔覆 轮轨材料 磨损 损伤 残余应力
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环境湿度对碳/铜滑动接触副载流摩擦学行为的影响 被引量:12
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作者 李含欣 季德惠 +4 位作者 沈明学 肖叶龙 赵火平 刘新龙 熊光耀 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期709-718,共10页
弓网系统依靠受电弓滑板与接触网导线间的滑动电接触为电力列车输送电能,作为1个开放的摩擦学系统,外界环境对其服役行为具有显著影响.本文中利用往复式载流摩擦磨损试验机,通过加装湿度控制模块,在滑动电接触条件下,以碳棒和铜棒为摩... 弓网系统依靠受电弓滑板与接触网导线间的滑动电接触为电力列车输送电能,作为1个开放的摩擦学系统,外界环境对其服役行为具有显著影响.本文中利用往复式载流摩擦磨损试验机,通过加装湿度控制模块,在滑动电接触条件下,以碳棒和铜棒为摩擦配副,研究了环境湿度对碳/铜载流滑动接触副摩擦学行为的影响.结果表明:载流条件下的摩擦系数高于无电流工况;无电流工况下,平均摩擦系数均随环境湿度的增加而单调降低;但由于累积电弧放电能量、平均接触电阻与相对湿度的正相关性,导致载流条件下在35%RH后的摩擦系数几乎不受环境湿度的影响.进一步发现,无电流工况下,碳棒上的黏着磨损和氧化磨损随相对湿度的增加逐步减缓,载流工况下,存在1个黏着磨损程度最低的最佳湿度值,出现在55%RH附近.高湿环境下,加速了碳/铜载流滑动过程中碳棒磨损表面分子结构的变化. 展开更多
关键词 载流摩擦 弓网系统 相对湿度 碳/铜接触 损伤机制
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水润滑条件下磨粒尺寸对橡胶密封副摩擦学行为的影响 被引量:10
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作者 沈明学 李波 +4 位作者 容康杰 袁超颖 张执南 张坚 熊光耀 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期252-259,共8页
磨粒磨损是各类机械橡塑密封装备的一种典型失效形式.本文中开展了水润滑条件下磨粒尺寸对O型橡胶密封配副摩擦学行为的影响研究,分析了不同颗粒尺寸下的摩擦系数时变特性,探讨了不同运行阶段下的磨损形貌、颗粒运动特性和损伤失效机制... 磨粒磨损是各类机械橡塑密封装备的一种典型失效形式.本文中开展了水润滑条件下磨粒尺寸对O型橡胶密封配副摩擦学行为的影响研究,分析了不同颗粒尺寸下的摩擦系数时变特性,探讨了不同运行阶段下的磨损形貌、颗粒运动特性和损伤失效机制.结果表明:颗粒尺寸对橡胶/金属密封副的摩擦学性能有重要影响;研究发现了影响摩擦系数和损伤机制的两个颗粒尺寸临界值;当颗粒尺寸大于临界值约75μm时,颗粒难以穿过密封界面,但少数颗粒能嵌入到摩擦副的接触区两侧,犁削作用下的金属表面产生较深的犁沟;当颗粒尺寸介于两临界值内时,接触副两侧形成“颗粒嵌入带”,颗粒以单独或颗粒群形式嵌入到橡胶内,尽管犁削了配副金属但也起到了良好的承载作用,表现出较低的摩擦系数并减缓了橡胶的磨损;当颗粒尺寸约小于另一临界值12.5μm时,颗粒能较自由地通过摩擦界面,对配副金属表面起到了抛光效应,但也加速了橡胶的冲蚀磨损,橡胶磨损表面呈现“突脊-犁沟-突脊”交替特征,因此工程上应尽量避免此类现象的发生. 展开更多
关键词 橡胶密封 磨粒磨损 氧化铝颗粒 砂轮效应 颗粒嵌入
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滑差对重载列车轮轨黏着特性与表层损伤的影响 被引量:2
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作者 李春红 闵林峰 +1 位作者 沈明学 熊光耀 《华东交通大学学报》 2021年第1期100-105,共6页
在自行研制的小型轮轨滚动磨损实验机上,以CL60车轮钢和U71Mn钢轨钢配副为研究对象,通过控制轮轨的转速,研究滑差对重载列车轮轨黏着特性与表层损伤的影响。结果表明:滑差对轮轨黏着特性存在显著影响,在所测试的若干工况下,随滑差增大,... 在自行研制的小型轮轨滚动磨损实验机上,以CL60车轮钢和U71Mn钢轨钢配副为研究对象,通过控制轮轨的转速,研究滑差对重载列车轮轨黏着特性与表层损伤的影响。结果表明:滑差对轮轨黏着特性存在显著影响,在所测试的若干工况下,随滑差增大,轮轨黏着系数增大;滑差影响轮轨的磨损量,随滑差增大,轮轨磨损量增加;轮轨表面硬度随滑差增大提高;不同滑差下轮轨表面磨损机制不同,纯滚动摩擦时轮轨以疲劳损伤为主;随滑差的增加,轮轨表面磨损机制由轻微的疲劳磨损转变为黏着磨损。此外,在相同滑差下,车轮表面损伤程度较钢轨严重。 展开更多
关键词 轮轨材料 重载列车 黏着系数 滑差 磨损
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制动盘过度磨损表面激光再制造钴基合金熔覆层的摩擦磨损性能 被引量:3
10
作者 赵火平 李士伟 +2 位作者 沈明学 肖叶龙 季德惠 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期78-83,共6页
以Co06钴基合金粉末为熔覆材料,利用激光再制造技术在高铁列车30CrSiMoVA钢制动盘过度磨损表面制备熔覆层,研究了熔覆层的显微组织、硬度和摩擦磨损性能,并探讨了其磨损机制。结果表明:在制动盘过度磨损表面制备的熔覆层与基体结合良好... 以Co06钴基合金粉末为熔覆材料,利用激光再制造技术在高铁列车30CrSiMoVA钢制动盘过度磨损表面制备熔覆层,研究了熔覆层的显微组织、硬度和摩擦磨损性能,并探讨了其磨损机制。结果表明:在制动盘过度磨损表面制备的熔覆层与基体结合良好,钴元素在熔覆层与基体界面处发生了扩散;熔覆层的平均显微硬度为548 HV,为基体硬度的2.3倍;激光再制造后制动盘的平均摩擦因数为0.485,小于原始制动盘,二者的磨损机制均为疲劳磨损和磨粒磨损,但激光再制造后制动盘的磨损程度较轻微;激光再制造后制动盘的磨损体积为7.709 mm^(3),小于原始制动盘(10.011 mm^(3)),耐磨性能得到提高。 展开更多
关键词 制动盘 激光再制造 钴基合金熔覆层 磨损机制
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CL60车轮表面气体软氮化对轮轨滚动接触条件下界面黏着与表面损伤的影响 被引量:2
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作者 伍强 秦涛 +4 位作者 沈明学 熊薇 彭金方 季德惠 熊光耀 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期319-324,共6页
在轮轨滚动接触疲劳/磨损试验台上开展了CL60车轮表面气体软氮化对轮轨滚动接触疲劳和表面磨损行为的影响研究,对比分析了车轮表面气体软氮化对轮轨表面损伤的作用机理。结果表明:表面氮化处理可使车轮表面依次形成约3μm^5μm厚均匀致... 在轮轨滚动接触疲劳/磨损试验台上开展了CL60车轮表面气体软氮化对轮轨滚动接触疲劳和表面磨损行为的影响研究,对比分析了车轮表面气体软氮化对轮轨表面损伤的作用机理。结果表明:表面氮化处理可使车轮表面依次形成约3μm^5μm厚均匀致密的白亮层和约20μm后的扩散层;车轮表面氮化处理后,干态下轮轨间黏着系数降低了11.7%、水态下降低了18.4%,但氮化处理仍可保持轮轨间较高的黏着系数,可以避免车轮打滑等现象的发生;渗氮处理不仅明显提高了车轮表面的耐磨性,而且也有效降低了钢轨试样的磨损,其磨损量分别减小了58.05%和10.77%。简言之,车轮渗氮处理有效降低了轮轨系统的综合磨耗,提高了车轮材料的滚动接触疲劳抗力。该方法有望应用于实际,从而有效提高轮轨系统的服役寿命、减缓重载条件下轮轨材料的损伤。 展开更多
关键词 车轮氮化 表面磨损 疲劳裂纹 滚动接触 黏着系数
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油润滑状态下颗粒尺寸对PTFE/316L密封界面摩擦学行为的影响 被引量:1
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作者 沈明学 李波 +2 位作者 李圣鑫 赵火平 熊光耀 《宁波大学学报(理工版)》 CAS 2021年第6期17-27,共11页
磨粒磨损是许多流体机械中橡塑密封件常见的失效形式,外部入侵的污染物或内部衍生的磨粒往往突破材料的耐磨强韧极限.本文开展了聚四氟乙烯(PTFE)/316L不锈钢摩擦副在油润滑工况下的磨粒磨损实验.评价了颗粒尺寸作用下密封副的摩擦学性... 磨粒磨损是许多流体机械中橡塑密封件常见的失效形式,外部入侵的污染物或内部衍生的磨粒往往突破材料的耐磨强韧极限.本文开展了聚四氟乙烯(PTFE)/316L不锈钢摩擦副在油润滑工况下的磨粒磨损实验.评价了颗粒尺寸作用下密封副的摩擦学性能和磨损机制.结果表明:除纯油润滑状态外,摩擦系数与316L磨痕表面损伤程度与颗粒尺寸呈现负相关,颗粒临界尺寸前后的颗粒运行行为和损伤机制差异显著.在颗粒临界尺寸之上时,完整的颗粒仅钉扎入PTFE磨痕边缘而未能穿越密封界面,部分被碾碎的颗粒可进入接触区域中心;随着颗粒尺寸的减小,单个嵌入颗粒演变为堆积性“颗粒群”,表现出明显的“砂轮效应”;在颗粒临界尺寸之下时,颗粒粒度小于润滑油膜厚度,摩擦副维持流体动力润滑状态,摩擦系数较小.密封界面内的磨粒流不断冲蚀配副金属,形成特殊的“PTFE-颗粒-316L”三体滚动磨损. 展开更多
关键词 橡塑密封 摩擦界面 润滑状态 颗粒尺寸 磨粒磨损
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两种水基摩擦改性剂对轮轨黏着和损伤性能的影响 被引量:4
13
作者 程焯 师陆冰 +4 位作者 王文健 沈明学 丁昊昊 郭俊 刘启跃 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期176-186,共11页
利用MJP-30A滚动磨损与接触疲劳试验机研究了两种水基摩擦改性剂(分别记为FM1和FM2)的最佳涂敷量,分析了FM1和FM2在最佳涂敷量下对轮轨磨损和损伤的影响.结果表明:FM1和FM2单次的最佳涂敷量分别为14和8μl. FM1介质下轮轨试样的磨损率... 利用MJP-30A滚动磨损与接触疲劳试验机研究了两种水基摩擦改性剂(分别记为FM1和FM2)的最佳涂敷量,分析了FM1和FM2在最佳涂敷量下对轮轨磨损和损伤的影响.结果表明:FM1和FM2单次的最佳涂敷量分别为14和8μl. FM1介质下轮轨试样的磨损率明显降低,仅为干态下的23%和41%;FM2介质下车轮试样的磨损率略高于干态下,钢轨试样的磨损率为干态下的64%.干态和FM2介质下轮轨试样表面出现起皮、剥落及明显的疲劳裂纹,试样剖面出现多层裂纹、支裂纹和次表层裂纹;FM1介质下轮轨试样损伤轻微,试样表面出现轻微起皮和点蚀,试样剖面出现少量的单层微裂纹,FM1可有效减缓轮轨的磨损与损伤. 展开更多
关键词 水基摩擦改性剂 轮轨材料 黏着系数 磨损 损伤
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车轮踏面不圆顺对高速列车轮轨界面黏着与车轮表面损伤的影响 被引量:1
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作者 沈明学 容彬 +3 位作者 李圣鑫 赵火平 季德惠 熊光耀 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第22期2664-2672,2683,共10页
在JD-DRCF/M型滚动接触疲劳/磨损试验台上开展了有/无偏心车轮配副的轮轨滚滑接触摩擦学试验,对比分析了一阶不圆顺车轮和正常圆顺车轮对轮轨界面黏着、车轮表面损伤与滚动接触疲劳特性的影响。结果表明:车轮不圆顺会显著减小轮轨间黏... 在JD-DRCF/M型滚动接触疲劳/磨损试验台上开展了有/无偏心车轮配副的轮轨滚滑接触摩擦学试验,对比分析了一阶不圆顺车轮和正常圆顺车轮对轮轨界面黏着、车轮表面损伤与滚动接触疲劳特性的影响。结果表明:车轮不圆顺会显著减小轮轨间黏着系数,湿态下不圆顺车轮的轮轨黏着系数不足0.2,影响列车安全运行和牵引效果;车轮不圆顺明显加剧了钢轨磨耗,同时导致车轮沿周向的表面损伤表现出显著差异。具体来说,凸起侧附近疲劳剥落和撕裂断口特征最为明显;迎向凸起侧较背向凸起侧表面剥落更严重、疲劳裂纹扩展角更大;迎向凸起侧表面点蚀现象相对明显,背向凸起侧车轮表面黏着层堆积严重;此外,随着车轮滚动半径r_(θ)由最小值到最大值再到最小值循环变化,不圆顺车轮沿周向的表面粗糙度、表面硬度和塑性变形层厚度大致均呈先逐渐增加、经过凸起侧附近后又逐渐下降的趋势。 展开更多
关键词 高速列车 车轮不圆顺 轮轨损伤 黏着系数 塑性变形层
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高寒地区列车遭遇暖湿气流后轮轨界面黏着与车轮损伤响应行为研究
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作者 沈明学 李圣鑫 +3 位作者 余梦 皇甫立志 容彬 熊光耀 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期1504-1511,共8页
利用轮轨滚动试验机模拟了-40℃环境工况下不同湿度(10%~99%)暖湿气流对高速轮轨界面黏着与车轮表面损伤的响应行为。低温环境下轮轨界面遭遇暖湿气流时,黏着系数会迅速减小,且随着气流湿度的增大,黏着系数减小的幅度和恢复时间均增加;... 利用轮轨滚动试验机模拟了-40℃环境工况下不同湿度(10%~99%)暖湿气流对高速轮轨界面黏着与车轮表面损伤的响应行为。低温环境下轮轨界面遭遇暖湿气流时,黏着系数会迅速减小,且随着气流湿度的增大,黏着系数减小的幅度和恢复时间均增加;同时,与未遭遇暖湿的轮轨界面相比,黏着系数、磨损量、塑性变形层厚度均明显增大,且随着气流湿度的增大,平均黏着系数减小,磨损量和塑性变形层厚度增大。在低温无湿气作用工况下,车轮磨损机制主要为疲劳磨损,剖面裂纹以表层裂纹为主;低温间歇暖湿气流作用下,车轮磨损机制主要以氧化磨损和黏着磨损为主,磨损表面出现氧化磨屑堆积而成的第三体层,剖面裂纹出现了多层裂纹和次表层裂纹。低温环境下,暖湿气流对列车的轮轨界面黏着和车轮损伤影响显著,主要体现在黏着系数的瞬时大幅减小以及车轮材料更为严重的磨耗和疲劳损伤。因此,高寒地区应特别注意暖湿气流对列车轮轨损伤和黏着的影响,以保证列车的安全运行。 展开更多
关键词 低温环境 暖湿气流 高速轮轨界面 黏着系数 响应行为
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Current-carrying tribological behavior of C/Cu contact pairs in extreme temperature and humidity environments for railway catenary systems
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作者 shen mingxue JI DeHui +2 位作者 HU Qiang XIAO Li LI QiuPing 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第8期2537-2548,共12页
Many current-carrying contact pairs, such as those found in pantograph-catenary systems, operate in open environments and are susceptible to significant external interference from temperature and humidity variations. ... Many current-carrying contact pairs, such as those found in pantograph-catenary systems, operate in open environments and are susceptible to significant external interference from temperature and humidity variations. This study investigated the evolution of the friction coefficient and contact resistance of C/Cu contact pairs under alternating temperature, humidity, and current conditions. Through experimentation, the wear rate and microtopography of the worn surface were analyzed under various constant parameters. Subsequently, the differences in tribological behavior and current-carrying characteristics of the contact pairs under these three parameters were explored. The results revealed that the decrease in temperature resulted in a significant increase in the friction coefficient of the contact pairs, carbon wear, and copper surface roughness. Additionally, the surface oxidation rate was lower at lower temperatures. Moreover, contact resistance did not consistently increase with decreasing temperature, owing to the combined action of the contact area and the oxide film. Compared with temperature, humidity fluctuations at room temperature exerted less influence on the friction coefficient and contact resistance of the contact pairs. Dry environments rendered carbon materials vulnerable to oxidation and cracking, while excessive humidity fostered abrasive wear and arcing. High-current conditions generally degraded the tribological properties of C/Cu contacts. In the absence of current, the friction coefficient was extremely high, and the copper transfer was high. Under excessive current, copper was susceptible to plowing by carbon micro-bumps and abrasive particles, resulting in a decrease in the friction coefficient. The release of lipids from the carbon surface due to temperature elevation weakened the electrical contact performance and increased the occurrence of arc erosion, thereby exacerbating carbon wear. 展开更多
关键词 temperature/humidity pantograph-catenary system C/Cu wear current-carrying friction sliding electrical contact
原文传递
干湿态下制动载荷对粉末冶金闸片材料摩擦学性能的影响 被引量:3
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作者 肖叶龙 陈盛 +3 位作者 沈明学 姚萍屏 谢徐洲 华李成 《粉末冶金工业》 CAS 北大核心 2023年第2期17-23,50,共8页
采用粉末冶金技术制备了一种高速列车用铜基闸片材料,研究了干湿环境下制动载荷对铜基闸片材料摩擦学性能的影响,探究了闸片材料及其配对材料(铸钢材料)的磨损规律。结果表明:随着制动载荷的增加,干湿态下摩擦稳定系数均先减小后增加,... 采用粉末冶金技术制备了一种高速列车用铜基闸片材料,研究了干湿环境下制动载荷对铜基闸片材料摩擦学性能的影响,探究了闸片材料及其配对材料(铸钢材料)的磨损规律。结果表明:随着制动载荷的增加,干湿态下摩擦稳定系数均先减小后增加,平均摩擦因数不断降低,闸片材料的磨损率先快速增加后小幅减小,铸钢材料的磨损率先快速增加后缓慢增加。湿态环境可减轻低制动载荷下闸片材料的剥落程度及高制动载荷下材料的犁削,降低了摩擦因数及材料的磨损率。 展开更多
关键词 粉末冶金 闸片材料 干湿环境 制动载荷 摩擦磨损
原文传递
微喷射粘结增材制造CaO基陶瓷型芯 被引量:2
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作者 付培国 汪阿金 +4 位作者 李刚辉 蒙德远 樊自田 沈明学 赵火平 《特种铸造及有色合金》 CAS 北大核心 2023年第1期29-33,共5页
以CaO和聚乙烯吡咯烷酮的混合粉末作为成形材料,纳米TiO_(2)无水乙醇分散液作为喷射溶液,通过微喷射粘结增材制造工艺和烧结工艺制备了CaO基陶瓷型芯。研究纳米TiO_(2)分散液喷射量对CaO基陶瓷型芯烧结收缩率、致密度、表面粗糙度、抗... 以CaO和聚乙烯吡咯烷酮的混合粉末作为成形材料,纳米TiO_(2)无水乙醇分散液作为喷射溶液,通过微喷射粘结增材制造工艺和烧结工艺制备了CaO基陶瓷型芯。研究纳米TiO_(2)分散液喷射量对CaO基陶瓷型芯烧结收缩率、致密度、表面粗糙度、抗弯强度和抗吸湿性能的影响规律及其机理。结果表明,随纳米TiO_(2)分散液喷色量的增加,CaO基陶瓷型芯烧结收缩率、表面粗糙度和吸湿率随之降低,致密度和抗弯强度随之增加。纳米TiO_(2)加入后填充CaO陶瓷型芯坯体孔隙使致密度增加,烧结过程中TiO_(2)与CaO反应生成CaTiO_(3)促进烧结并减少CaO与空气中水分的接触。 展开更多
关键词 陶瓷型芯 增材制造 CAO 粘结剂喷射 抗吸湿性
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激光沉积AlxTiCrMnCu高熵合金组织性能的研究 被引量:2
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作者 胡勇 刘飞 +6 位作者 王达豪 赵龙志 唐延川 刘德佳 沈明学 赵火平 焦海涛 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2967-2972,共6页
采用激光沉积方法制备了AlxTiCrMnCu(x=0,0.25,0.5,0.75,1.0)高熵合金。通过XRD、SEM及腐蚀电化学测试技术等研究了AlxTiCrMnCu高熵合金的微观结构及性能。研究发现,随Al含量的增加,AlxTiCrMnCu高熵合金由简单的fcc和hcp1混合固溶体结... 采用激光沉积方法制备了AlxTiCrMnCu(x=0,0.25,0.5,0.75,1.0)高熵合金。通过XRD、SEM及腐蚀电化学测试技术等研究了AlxTiCrMnCu高熵合金的微观结构及性能。研究发现,随Al含量的增加,AlxTiCrMnCu高熵合金由简单的fcc和hcp1混合固溶体结构逐渐转变为全部hcp2固溶体结构;合金的显微硬度随Al含量的增加而增大;AlxTiCrMnCu高熵合金在3.5%NaCl水溶液中的耐蚀性先提高后降低,当x=0.25时,其耐蚀性最佳。 展开更多
关键词 激光沉积 高熵合金 微观组织 耐蚀性能
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频繁启停工况下轮轨滚动接触磨损行为与磨屑颗粒排放特性研究 被引量:3
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作者 沈明学 容彬 +3 位作者 秦涛 肖叶龙 熊光耀 朱旻昊 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期194-202,共9页
轨道交通车辆在近站点附近须频繁启停,在加减速过程中轮轨界面接触应力分布变得更为复杂,从而引起轮轨磨耗和磨屑行为的改变。为深入了解近站点附近频繁启停工况下轮轨滚动接触界面的磨损特性与颗粒物排放行为,利用自行研制的JD-DRCF/M... 轨道交通车辆在近站点附近须频繁启停,在加减速过程中轮轨界面接触应力分布变得更为复杂,从而引起轮轨磨耗和磨屑行为的改变。为深入了解近站点附近频繁启停工况下轮轨滚动接触界面的磨损特性与颗粒物排放行为,利用自行研制的JD-DRCF/M型轮轨滚动接触疲劳/磨损试验台开展了频繁启停工况下轮轨循环加减速磨损试验与颗粒物排放实时监测。结果表明,轮轨间黏着系数受加速度α_(r)的影响显著;随着加速度α_(r)的提高,加速阶段完成后的黏着系数依次呈现先下降后上升的趋势;适中的加速度(如α_(r)=800 r·min^(−2))降低了轮轨间黏着,同时有效减缓了轮轨磨耗;启停工况(即有加速度时)大大提高了可吸入颗粒物(如3.0≤d≤10.0μm)的排放浓度,尤其在较低的加速度(如400 r·min^(−2))工况下这种现象更为严重。 展开更多
关键词 轮轨磨损 频繁启停 滚动接触 加减速 颗粒物排放
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