高速车轮材料与U71MnG钢轨材料的摩擦磨损试验

采用双轮对滚方式,利用MJP-30A试验机开展了ER8,ER8C 2种高速车轮材料与U71MnG钢轨材料的滚动摩擦磨损试验,对轮轨试样的磨损量、加工硬化、塑性变形规律和伤损情况进行了分析。结果表明:ER8C试样的平均磨损量小于ER8试样,且ER8C试验组中钢轨试样的磨损量相对较小;ER8C试样的塑性变形层深度远小于ER8试样,不同试验组中钢轨试样的变形层深度没有明显差异;ER8试样的表面裂纹深度与长度、表面剥落层片大小均大于ER8C试样;磨损过程包含了黏着磨损、疲劳磨损和磨粒磨损等多种机制;ER8C材料的抗磨损、抗疲劳性能均优于ER8材料。建议适当地提高车轮硬度来减缓车轮异常磨耗问题。

城市轨道交通钢轨磨耗和裂纹萌生分析与选型建议

分析了基于能量密度法和临界平面法的滚动接触疲劳裂纹萌生预测理论与Archard法的磨耗预测理论,提出了城市轨道交通钢轨滚动接触疲劳裂纹萌生和磨耗共存发展预测模型;针对城市轨道交通常用的U71Mn热轧、U75V热轧和U75V热处理等3种不同硬度的钢轨,预测其表面滚动接触疲劳裂纹的萌生寿命、相应的钢轨型面变化和磨耗发展率;分析了3种硬度钢轨的疲劳裂纹萌生和磨耗发展特征;基于安定极限理论,结合城市轨道交通常见坡度和常用ER9型车轮,从轮轨硬度匹配的角度提出了城市轨道交通的钢轨选型建议。研究结果表明:随着硬度的增大,钢轨滚动接触疲劳裂纹萌生寿命延长,磨耗发展率降低,U75V热轧和U75V热处理钢轨的磨耗发展率分别比U71Mn热轧钢轨低3.2%和12.1%,裂纹萌生寿命分别比U71Mn延长14.8%和31.1%;在城市轨道交通常用坡度情况下,3种不同硬度的钢轨材料都处于弹性安定极限范围,但随着坡度增大,钢轨材料趋向于塑性安定极限;考虑与ER9车轮的硬度匹配情况,建议钢轨踏面较车轮踏面的硬度高些,ER9车轮与U75V热轧钢轨和U75V热处理钢轨的轮轨硬度比分别为0.87~1.04和0.71~0.84,这2种钢轨均适合于中国的城市轨道交通系统。