高速重载线路钢轨损伤特性分析

结合广深线钢轨斜线状裂纹损伤特性分析,对比分析了高速与重载线路钢轨的损伤差异。结果表明：重载线路钢轨主要以磨损和塑性变形为主,而高速线路钢轨主要表现为疲劳损伤,无明显的塑性变形发生;U71Mn钢轨的含碳量低,具有较好的韧性,相比PD3钢轨,U71Mn更适于铺设于高速轻载线路。

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20 07年 1 0月第3 2卷第 1 0期

润滑与密封LUBRI CAT ON I ENGI NEERI NG

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高速重载线路钢轨损伤特性分析赵雪芹( .西南交通大学摩擦学研究所 1

钟

雯王文健刘启跃

I I 10 1四J成都 6 0 3;2成都电子机械高等专科学校机械系四J成都 60 3 ) I I 10 1 .

摘要：结合广深线钢轨斜线状裂纹损伤特性分析，对比分析了高速与重载线路钢轨的损伤差异。结果表明：重载线路钢轨主要以磨损和塑性变形为主，而高速线路钢轨主要表现为疲劳损伤，无明显的塑性变形发生；U 1 7 Mn钢轨的含碳量低，具有较好的韧性，相比 P 3钢轨，U 1 n更适于铺设于高速轻载线路。 D 7 M 关键词：钢轨；接触疲劳；塑性变形；含碳量中图分类号：U 1. 2文献标识码：A文章编号：05 0 5 (0 7 1 234 24— 10 20 ) 0—10— 0 3

An l ss o i Da a e Be a i r o i h- p e a y i f Ra l m g h vo fH g s e da d H e v . a lRa l y n a y h u i waZ a u qn‘ Z o gWe。 Wa gWe j n LuQiu h oX e i。 h n n n ni。 i y e a( . r o g eerh Is t e S u w s J oo gU i ri, h n d i u n6 0 3, hn; 1 T i l yR sac tu, o t et i tn n es y C e g u S h a 1 0 1 C ia b o n it h a v t c2. c ieyE gn eig D p rme tC e g uElcrmeh ia l g, h n d ih a 0 3, hn ) Ma hn r n ie r e at n, h n d et n o c ac l l e C e g uSc u n610 1 C ia Co eAb ta tTh i ee c fri d ma eo ih s e da d h a y h u al y wa n lz d b h o mainme h ns sr c: edf rn eo al a g n h g—p e n e v— a l i f r wa sa ay e ytef r t c a im o o b iu rc al i a g h u— h n h n r i y Th

e u t n iae t a h a n h lsi eomain ae fo l e ca k r i n Gu n z o S e z e al q wa . e r s ls id c t h tt e we ra d t e p a t d fr to r c d mi a tf rh a y h u u v al Ho v r t ed ma eo ih—p e ali aiu rma l. h b iu lsi eo— o n n o e v— a l rer i. we e,h a g fhg s e d r i sftg ep i r y T eo vo sp atcd fr c i m ain d e o xs n t e o l u rc al T e c r o o tn fU71 ali o rc mp rn o P al F rh r to o sn te iti h b i e ca k r i. h ab n c ne to q Mn r i slwe o ai gt D3 ri. u t e— moe, r U71 ali ftfrte h g—p e n ih— a lr i y b c u e o et rtu h e s Mn r i s i o h ih s e d a d lg th u al e a s fb t o g n s. wa e Ke wo d:al c n a tftg e; lsi eo ain;a b n c ne t y r s ri; o tc ai u p a t d fr to c r o o tn c m

随着铁路客货运量的增大和列车速度的提高，轮轨滚动接触疲劳所造成的破坏变得越来越严重，它不仅大大增加铁路的运营成本，而且直接危害行车安全。我国的铁路运输从开始着重建设重载铁路，到客货混跑，发展到重视高速铁路的建设，这使得钢轨的 损伤在重载线路和高速客运专线上发生了很大变化。 本文作者通过分析广深线钢轨斜裂损伤特性与重载铁路钢轨损伤，指出了高速与重载铁路线路钢轨损伤的差异，这对高速铁路损伤的预防和钢轨选材提供有利的参考依据。1重载线路钢轨损伤

伤大都伴随着严重的塑性变形和磨损。 钢轨侧磨已成为重载曲线线路上钢轨损伤的主要类型，尤其是在小半径曲线上更为严重，如图 1 ( )所示。列车在直线段行使时，一般为一点接 a触，即车轮踏面和钢轨顶面的接触；当行使到曲线时，由于惯性力而使车轮的轮缘部分与钢轨侧面接触，形成

两点接触状态，进而对钢轨的侧面造成侧向挤压力，导致轨侧材料发生塑变；在曲线段时，由于轮缘与轨侧之间存在着滑动，导致钢轨侧面产生严重磨损。 钢轨波形磨损是指钢轨投入使用后，轨顶面沿纵向出现有一定规律性的波浪形状的不平顺现象，通常

我国2世纪9 0 0年代开始发展重载铁路，目前为止，对重载线路钢轨的损伤已经有了较清楚的认识， 主要有波磨、侧磨、剥离掉块与钢轨压馈等，这些损

简称钢轨波磨，如图 1 ( )所示。文献[]认为 b 2钢轨波磨是由于较大的轮轨载荷导致钢轨塑性变形不

均匀而形成的；国内外专家学者对钢轨波磨进行了大基金项目：国家自然科学基金项目 (07 13;高等学校博 5658 )

量的研究工作，认为材料表层的塑性流动和表面的疲

士学科点专项科研基金项目 (06 63 1) 200 107 .收稿日期： 0 7— 5— 3 2 0 0 2

劳是形成波磨的主要因素。。微观分析表明，波磨钢轨的波峰和波谷处塑性变形十分明显 (图 2,波见 )

作者简介：赵雪芹 (9O ) 18一，硕士，主要从事轮轨摩擦学研究 .E m i h o uq 18@1 3 tm— a:z axe i 9 O 6 . o . l n

谷位置的变形比波峰位置的严重。 由于重载线路钢轨损伤的成因主要是钢轨表面塑