机械工程学报

作者：陈帅, 吴磊, 陶功权, 温泽峰, 王衡禹

单位：1. 西南交通大学土木工程学院 成都 610031;2. 西南交通大学机械工程学院 成都 610031;3. 西南交通大学牵引动力国家重点实验室 成都 610031

关键词：地铁车轮,制动温升,磨耗预测,轮轨接触斑,磨耗深度；

基金：国家自然科学基金(51775454)、四川省区域创新合作(2020YFQ0024)和广西科技计划(AD20297125)资助项目。

踏面制动引起车轮温度急剧上升，影响车轮材料性能和轮轨接触状态，加剧车轮磨耗。基于Archard磨耗模型，建立一个考虑摩擦温升效应的地铁车轮磨耗预测模型。模型中根据车轮材料属性与温度之间的关系，考虑摩擦温升对接触斑大小、黏滑区划分和磨耗深度的影响，可实现对高温下的车轮磨耗特性的研究。相对以往的车轮磨耗预测模型，该模型能反映温度对磨耗影响的物理本质，适合研究轮轨接触界面有较大温度(如踏面制动)时的车轮磨耗演化机理。用所建立的车轮磨耗数值预测模型，计算对比不同温度下的轮轨接触状态和车轮磨耗深度。结果表明，轮轨接触斑和滑动区面积随温度的升高而增加；温度升高使接触斑单元磨耗深度增加，当踏面温度从常温25 ℃增加到最高温度300 ℃时，最大磨耗深度0.4 nm，增幅为28.4%；车轮转动一圈后，其径向磨耗深度也随温度的升高而明显增加，最大径向磨耗深度15 nm，增幅为28.2%，同时，车轮横向位置的磨耗范围增加5.8%，为踏面制动形式的地铁车轮磨耗预测研究提供更加准确的理论模型。

来源：2023年第4期

《机械工程学报》期刊编辑部

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