钢轨硬度对疲劳裂纹萌生和钢轨磨耗的影响

作     者：王军平 周宇 沈钢 WANG Junping;ZHOU Yu;SHEN Gang

作者机构：同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804 中铁物总运维科技有限公司北京100036 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室上海201804 

出 版 物：《西南交通大学学报》 (Journal of Southwest Jiaotong University)

年 卷 期：2021年第56卷第3期

页      面：611-618页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：中国铁路总公司科技研究开发计划重大课题(2017G003-A) 

主　　题：钢轨 硬度 磨耗 滚动接触疲劳 钢轨选型 

摘      要：为了研究钢轨磨耗和疲劳裂纹萌生寿命与钢轨硬度的关系,基于Archard磨耗模型和临界平面法疲劳裂纹萌生预测模型,结合磨耗和型面变化分段迭代和疲劳损伤累积,提出了钢轨疲劳裂纹萌生和磨耗共存预测方法;对4种不同硬度钢轨的磨耗发展、疲劳损伤累积以及疲劳裂纹萌生寿命进行研究.结果表明:该方法预测的裂纹萌生寿命与现场观测结果有较好的吻合性;高硬度钢轨可以降低磨耗、延长疲劳裂纹萌生寿命,适合在小半径曲线上应用;4种硬度的钢轨中,钢轨硬度每提高10 HBW,平均磨耗发展率将降低约3%~6%,疲劳裂纹萌生寿命延长约9%~12%;对比U78CrV/U76CrRE热轧钢轨,U78CrV热处理钢轨的平均硬度值增加了17.9%,磨耗发展率降低了约19.8%,疲劳裂纹萌生寿命延长了约57.7%;在轮轨摩擦系数为0.3时,4种钢轨的疲劳裂纹均萌生于轨面1.0~2.5 mm以下的亚表面范围内,距离轨顶中心15~18 mm.