浅谈材料对铁道车辆车轮踏面接触疲劳的影响
钢轨接触疲劳摩擦磨损行为
钢轨接触疲劳摩擦磨损行为钢轨是铁路运输系统中重要的组成部分，它承载着列车的重量，并且需要经受高频率的车轮与轨道之间的接触。
因此，钢轨的接触疲劳摩擦磨损行为成为了研究的焦点之一。
接触疲劳是指在轮轨接触区域内，由于受到周期性的载荷作用，造成材料的疲劳损伤。
这种疲劳损伤是由于车轮与轨道之间的接触压力引起的。
钢轨在长期运行过程中，会受到列车的重压和震动的影响，由此产生的周期性载荷会导致钢轨表面的微小裂纹逐渐扩展，最终形成疲劳裂纹。
这些裂纹可以进一步扩展并蔓延到钢轨的内部，导致钢轨断裂。
因此，研究钢轨的接触疲劳摩擦磨损行为对于确保铁路运输的安全性和可靠性至关重要。
钢轨的接触疲劳摩擦磨损行为是一个复杂的过程，涉及多种因素的相互作用。
首先，接触压力是影响钢轨疲劳损伤的重要因素之一。
较高的接触压力会增加钢轨表面的摩擦力，导致磨损加剧。
其次，轮轨界面的滑动速度也会对钢轨的磨损产生影响。
较高的滑动速度会加剧钢轨的摩擦磨损，而较低的滑动速度则可能导致润滑不良，增加钢轨的磨损。
此外，轮轨材料的硬度差异也会对接触疲劳摩擦磨损行为产生影响。
当钢轨的硬度较低时，容易受到轮轨接触压力的影响而产生疲劳裂纹。
除了以上因素，环境条件也会对钢轨的接触疲劳摩擦磨损行为产生重要影响。
例如，气候湿度、温度等因素都会影响轮轨界面的润滑情况，进而影响钢轨的磨损。
在潮湿的环境中，轮轨界面的润滑性能较差，容易导致钢轨的磨损加剧。
此外，铁路运输系统中还存在一些特殊情况，如曲线轨道和道岔处的接触疲劳摩擦磨损行为更为严重。
在曲线轨道上，轮轨之间的相对滑动会增加，进而加剧钢轨的磨损。
而在道岔处，由于列车转向的需要，钢轨受到的载荷和磨损更为复杂。
为了减少钢轨的接触疲劳摩擦磨损，需要采取一系列的措施。
首先，合理控制列车的速度，避免过高的滑动速度。
其次，对钢轨进行定期的检查和维护，及时修复和更换受损的钢轨。
此外，还可以通过改善轮轨界面的润滑条件，减少接触疲劳摩擦磨损。
工业用钢轨与列车车轮接触力研究
工业用钢轨与列车车轮接触力研究引言工业用钢轨与列车车轮之间的接触力是铁路运输中的重要研究领域。
准确了解和控制接触力对于确保列车的安全、提高运输效率和降低维护成本具有关键意义。
本文将对工业用钢轨与列车车轮的接触力进行研究，并探讨影响接触力的因素以及现有的解决方案。
一、工业用钢轨与列车车轮接触力概述工业用钢轨与列车车轮的接触力是指沿轨道行驶的列车车轮与钢轨之间所产生的作用力。
在运输过程中，接触力的大小直接影响了列车的牵引力、制动力和转向能力。
准确了解并控制接触力，能够提高列车的安全性、可靠性和运输效率。
二、影响接触力的因素1. 车轮和轮轴的材料与几何形状：车轮和轮轴的材料和几何形状对接触力具有重要影响。
不同材料的车轮会对接触区域的形变和应力分布产生影响，进而改变接触力的大小。
2. 钢轨的几何形状和表面状况：钢轨的几何形状和表面状况也会影响接触力。
轨道的几何形状（包括凹槽、螺旋曲线等）会引起车轮端面的变形，从而影响接触力的分布。
3. 轮轨间的垫片：在车轮与钢轨之间安装垫片能够减小接触力的大小。
垫片的设计和材料选择对接触力的控制起着重要作用。
4. 轨道的弹性和刚度：弹性对接触力的分布和大小有重要影响。
刚度的变化会导致接触力分布的不均匀，从而影响列车的运行性能。
5. 气动力与动力学因素：列车行驶过程中，空气动力学因素和动力学因素也会影响接触力。
例如，列车在高速行驶时会产生空气动力学压力，从而影响接触力的大小。
三、现有解决方案1. 材料和几何形状优化：通过改变车轮和轮轴的材料和几何形状，可以调节接触区域的形变和应力分布，从而控制接触力的大小。
此外，对于钢轨的几何形状和表面状况的优化也能够改善接触力。
2. 垫片设计和选择：合理选择和设计垫片能够减小接触力的大小。
垫片的材料选择应符合弹性和刚度的要求，从而实现对接触力的控制。
3. 轨道维护与管理：定期进行轨道的维护和管理对于保持合适的几何形状和表面状态至关重要。
关于车轮踏面圆周磨耗原因、危害及处理方法的调研报告
关于车轮踏面圆周磨耗原因、危害及处理方法的调研报告摘要随着铁路货运经营管理模式的多元化发展，铁路货车高速、重载的运输需求日益升温，如何稳步提升铁路货车车辆安全运行品质，有效防止列车惯性故障，维护安全稳定的运输环境是铁路货车车辆运用部门的重要难题之一。
轮对作为铁路车辆转向架中的关键部件，对车辆的安全运行起着至关重要的影响。
常见的轮对故障有：车轮踏面擦伤、剥离及局部凹入、熔堆、欠损，车轮踏面圆周磨耗过限，轮缘磨耗过限及其它设备故障。
通过对现场作业车辆车轮踏面圆周磨耗故障的调研，总结出可能引发车轮踏面圆周磨耗故障发生的原因、危害及车辆运用的控制措施。
关键词铁路货车；踏面圆周磨耗；控制措施1 车轮踏面外形结构在很长的一段时间里，车轮的踏面结构为锥形，即车轮踏面由具有一定锥度的两段直线组成。
在锥形踏面长期运行过程中，每次旋削后，存在踏面外形和钢轨顶部断面形状不匹配、运用初期磨耗较快、旋削切削量大等问题。
从大量的现场运用实践中总结出：不论车轮踏面初始形状如何，经过运用磨耗后，车轮踏面趋向一个“稳定形状”，并且形状一旦稳定，磨耗就会减慢，在认识了锥形踏面存在的问题和踏面磨耗规律之后，我国铁路货车采用了现在的LM磨耗型踏面。
LM磨耗型踏面的外形结构如图1所示。
2 车轮踏面圆周磨耗超限的原因1）在充分满足铁路货车高速、重载运输需求的前提下，铁路货物列车的制动距离也相应延长，闸瓦与轮对的粘着摩擦时间延长、摩擦作用力增大，在制动过程中，闸瓦表面与车轮踏面圆周的磨耗也必然相对增加，势必增大了车轮踏面圆周的磨损，然而，闸瓦可以随时更换，而轮对的更换与处理，则需要将故障轮对车辆扣送到具有一定资质的检修部门，检修不及时，形成车轮踏面圆周磨耗超限故障；2）部分车辆的制动机发生故障或制动机作用不良，个别司机制动、缓解操作不当，致使车辆长期带闸运行，闸瓦与车轮踏面长时间磨损，轮对沿钢轨长距离滑行，产生巨大的滑动摩擦力等诸多情况，都会形成车轮踏面圆周磨耗超限问题的发生；3）高磷磨合闸瓦材质不良，工艺标准低下的影响。
CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳分析
CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳分析一、概述CRH2动车组是中国铁路的一种高速动车组列车，它采用了直流传动、气动制动和通信信号一体化控制技术，具有较高的速度和安全性。
在CRH2动车组中，拖车车轮是承载列车重量和传递牵引力的重要组成部分。
车轮在运行中承受着巨大的压力和摩擦力，容易出现疲劳破损，影响列车的安全和运行效率。
对CRH2拖车车轮滚动接触疲劳进行分析和研究具有重要意义。
二、车轮滚动接触疲劳原理车轮滚动接触疲劳是指车轮在运行过程中，由于受到重复的载荷和挤压作用而产生的疲劳破坏现象。
当列车行驶时，车轮与钢轨之间的接触面承受了动态载荷，并伴随着滚动和滑动摩擦。
这种接触面的疲劳破坏会导致车轮的表面裂纹和断裂，从而影响列车的安全和稳定性。
三、车轮滚动接触疲劳分析方法1.数值模拟分析：利用有限元分析方法对车轮受力情况进行模拟计算，分析车轮在不同载荷和速度条件下的应力分布和疲劳寿命。
通过模拟分析，可以有效预测车轮的疲劳破坏情况，提前发现潜在问题。
2.实验测试分析：通过实验测试，采集车轮在运行过程中的振动、温度和位移等数据，对车轮的疲劳破坏进行监测和分析。
实验测试可以全面了解车轮的实际工作状态，为疲劳分析提供真实可靠的数据支持。
3.材料力学分析：对车轮材料的力学性能进行分析和测试，确定其硬度、强度、韧性等参数，评估车轮在滚动接触疲劳下的承载能力和疲劳寿命。
材料力学分析是车轮疲劳分析的基础和关键。
五、疲劳分析结论与建议通过CRH2拖车车轮滚动接触疲劳分析，可以得出结论：车轮在高速行驶和紧急制动等特殊工况下，容易产生应力集中和疲劳裂纹，存在一定的疲劳破坏风险。
在此基础上，提出以下建议：1.加强车辆维护保养，及时对车轮进行检查和更换，避免因车轮疲劳破损引发的安全事故。
2.优化车轮材料和工艺，提高车轮的抗疲劳性能和使用寿命，降低疲劳破坏风险。
3.优化列车运行参数和控制策略，减少车轮的应力集中和疲劳破坏，提高列车的安全和稳定性。
CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳分析
CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳分析1. 引言1.1 研究背景CRH2动车组是中国高速铁路的重要交通工具，其拖车车轮滚动接触疲劳问题一直备受关注。
随着高铁运营速度的不断提高和运营里程的增加，车轮滚动接触疲劳问题对列车运行安全和运行成本产生了重要影响。
研究背景中，我们需要考虑到CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳问题的研究历史、现状以及存在的问题和挑战。
在过去的研究中，人们对车轮滚动接触疲劳问题进行了不少探讨，但随着高铁运营条件的不断演变和高铁技术的不断进步，需要重新审视并深入探讨这一问题。
车轮滚动接触疲劳是指车轮与轨道接触时由于频繁的滚动和受力作用而导致的裂纹与断裂现象。
了解车轮滚动接触疲劳的原理及影响因素，对于提高列车运行安全性和减少运营成本至关重要。
本研究旨在对CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳进行深入分析，为优化车辆设计和提高运行安全性提供理论支持和技术参考。
1.2 研究目的研究目的是为了对CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳进行深入分析和研究，探讨其疲劳寿命预测模型及优化方法。
通过对车轮滚动接触疲劳原理和影响因素的分析，结合试验方法与结果分析，建立疲劳寿命预测模型，为车轮的使用和维护提供科学依据。
通过疲劳寿命优化方法的探讨，可以有效延长车轮的使用寿命，提高运输效率，减少成本。
研究的最终目的是为了提高CRH2动车组的运行安全性和可靠性，为铁路运输的发展做出贡献。
通过研究车轮滚动接触疲劳的相关问题，可以为铁路行业提供技术支持和参考，对于提高铁路运输设备的性能和效率具有重要意义。
1.3 研究意义研究意义是本文的重要部分之一，对于CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳的分析具有重要意义。
首先，通过对车轮滚动接触疲劳的研究，可以帮助我们更好地了解车辆运行中可能出现的问题和隐患，有助于提高车辆的安全性和可靠性。
其次，疲劳是材料在动态载荷作用下引起的破坏过程，疲劳寿命的研究不仅可以帮助我们延长车轮的使用寿命，还可以节约维护成本，提高整个铁路运输系统的效益。
CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳分析
CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳分析CRH2动车组是中国的一种高速列车，其拖车车的轮轴是车载设备中重要的组成部分，承载着整列车辆的重量和动力。
在使用过程中，轮轴会受到滚动接触疲劳的影响，可能导致轴承损坏，甚至造成列车出现故障。
进行CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳分析，对于保障列车的安全运行具有重要意义。
1. 车轮材料的选择：车轮材料的选择直接影响着其耐磨损性和疲劳性能，选择合适的车轮材料对于减少滚动接触疲劳的发生具有重要的意义。
2. 铁路线路状况：铁路线路的状况对列车拖车车轮的滚动接触疲劳也有一定的影响，线路平整度、曲线、轨面磨损等因素都可能影响车轮的疲劳情况。
3. 负荷和速度：列车的运行负荷和速度也是影响拖车车轮滚动接触疲劳的重要因素，高速运行和大负荷运输都会加大车轮的疲劳程度。
4. 轮轴安装及维护：轮轴的安装质量和维护情况也关系到车轮的滚动接触疲劳情况，定期的维护保养对于减少车轮的疲劳损伤具有重要意义。
1. 数值模拟分析：利用有限元分析等数值方法，对CRH2动车组拖车车轮的滚动接触疲劳进行模拟分析，得到车轮受力情况和疲劳寿命预测等数据。
2. 实车试验：通过实车试验，对CRH2动车组拖车车轮的滚动接触疲劳情况进行实际测量和分析，验证数值模拟的结果，并获取更真实的数据。
3. 车轮材料试验：对车轮材料进行试验，了解其耐磨性和疲劳性能，为选择合适的车轮材料提供依据。
1. 为列车轮轴的设计和制造提供依据，提高列车的运行安全性和可靠性。
2. 对于轮轴材料的选择和使用提供技术支持，延长轮轴的使用寿命，降低维护管理的成本。
3. 为铁路线路的维护和改造提供技术支持，提高铁路线路的平整度和曲线半径，降低列车的滚动接触疲劳。
4. 提高我国高速列车的研发和制造水平，增强国家的科技实力和自主创新能力。
在未来，随着科技的不断进步和我国高速列车的不断发展，CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳分析将会得到更加深入的研究和应用。
CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳分析
CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳分析1. 引言1.1 研究背景动车组在现代铁路运输中扮演着重要的角色，其安全性和可靠性是保障铁路运输顺畅的关键因素之一。
而动车组的车轮滚动接触疲劳是影响动车组安全运行的重要问题之一。
在列车运行过程中，车轮与轨道接触会产生滚动磨损，长时间的运行会导致车轮表面疲劳裂纹和损伤，最终影响车轮的安全性和运行稳定性。
针对CRH2动车组的车轮滚动接触疲劳问题，有必要开展深入研究和分析，以解决这一问题并提高动车组的运行安全性和寿命。
通过系统地分析车轮滚动接触疲劳的原理和影响因素，可以为制定有效的防护和维护措施提供科学依据。
对CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳进行分析研究具有重要的理论和实践意义，对提高动车组的运行效率和安全保障具有积极的推动作用。
1.2 研究目的研究目的是为了深入了解CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳的机理，探讨影响车轮疲劳寿命的因素，提出相应的改进措施以提高车轮的使用寿命和安全性。
通过分析车轮疲劳损伤的原因和规律，可以为制定维护保养计划、优化车轮设计提供理论支持和实验依据。
研究车轮的滚动接触疲劳特性还可以为铁路运输安全和效率提供重要的参考依据，为进一步提升中国高铁运行的水平和品质做出贡献。
通过对CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳的分析研究，可以揭示其内在机理，探讨解决方案，为提升铁路运输安全和效率提供理论指导和技术支持。
1.3 研究意义车轮滚动接触疲劳是动车组运行过程中不可避免的问题，其发生可能会对列车的安全性和运行稳定性造成影响。
对CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳进行分析具有重要的研究意义。
研究CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳有助于深入了解车轮在实际运行中的工作状态和性能表现。
通过对疲劳特性的深入研究，可以为改进车轮设计、制造工艺和维护保养提供重要参考，进而提高车轮的使用寿命和运行安全性。
研究CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳可以为相关领域提供有益的经验总结和技术积累。
CRH2型动车组车轮滚动接触疲劳问题分析
87中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2018.02 （下）1 问题的提出随着铁路高速重载技术的快速发展，轮轨滚动接触疲劳现象越来越严重，这不但会造成运营和维修成本的大幅增加，同时也直接影响列车运营安全。
CRH2型动车组车轮采用ER8材质的车轮，近年来发生了多起车轮滚动接触疲劳故障，其中头尾车导向轮发生车轮滚动接触疲劳概率相对较高。
2 原因分析材料在循环应力作用下，产生局部永久性积累损伤，经过一定的循环次数后，接触表面产生麻点、浅层或深层剥落的过程称为接触疲劳。
车轮载荷通过一个相对很小的接触区域传递给了钢轨，通常会使局部载荷超过车轮和钢轨材料的弹性极限，这就会导致滚动接触疲劳裂纹的萌生。
CRH2型动车组车轮滚动接触疲劳主要为两类，第一类主要由横向力和纵向力引起，一般发生在车轮滚动圆外侧15～30mm 范围内，裂纹与踏面间倾斜约45°，车轮周圈均存在；第二类主要由车轮硌伤引起，发生在名义滚动圆至外侧15mm 范围内，一般发生在个别点，表现为镟轮后内部出现月牙形缺陷。
滚动接触疲劳如不及时进行镟修，均会导致剥离。
2.1 由横向力和纵向力引起的滚动接触疲劳动车组运行过程中，车轮承受纵向力、横向力和垂向力，其中纵向力主要由牵引、制动产生，横向力主要由车辆过曲线和蛇形运动产生，垂向力主要由车辆自身重量及垂向冲击产生。
车轮表面材料反复承受上述疲劳载荷作用，踏面材料发生塑性变形，此类滚动接触疲劳主要由横向力和纵向力引起，在应力超过剪切强度的条件下（主要在过曲线时），塑性应变累积而形成微裂纹，最终导致滚动接触疲劳，并在上述应力作用下裂纹沿45°方向向内部扩展，最终形成剥离。
此类缺陷起源于踏面表面，由于表面裂纹萌生阶段尺寸很小，肉眼看不到缺陷。
动车组的头尾车在进入弯道时导向轮对首先进入弯道，此时导向轮对车轮受到的横向力及纵向力较中间车更大且更为复杂，因此动车组的头车位置轮对更易发生滚动接触疲劳现象。
高速铁路钢轨的接触面疲劳与磨损机理
高速铁路钢轨的接触面疲劳与磨损机理随着交通需求的增长和技术的进步，高速铁路系统已经成为现代交通领域的重要组成部分。
而作为高速铁路系统中的重要基础设施，钢轨的质量和工作状态对于保障运营的安全和可靠性至关重要。
其中，钢轨的接触面疲劳与磨损问题成为铁路工程师和维护人员关注的焦点。
接触面疲劳是指钢轨上的轮托力在列车行驶过程中产生的动态载荷作用下，导致钢轨表面裂纹、剥落等损伤现象的过程。
接触面磨损则是由于列车轮与钢轨表面的接触摩擦作用，使得钢轨表面的金属材料不断磨损的现象。
在高速铁路的运营环境中，接触面疲劳和磨损问题与列车运行速度、受力条件、车轮和钢轨材料等多种因素密切相关。
首先，高速列车的运行速度较快，使得钢轨所承受的力和应力显著增加。
其次，不同列车类型和运行方式导致钢轨的受力特点存在差异，比如有轨电车、动车组和高速铁路列车等，它们的受力情况有所不同，从而对钢轨接触面疲劳和磨损机理产生影响。
此外，钢轨和车轮的材料特性也在一定程度上决定了接触面的疲劳和磨损情况。
具体来说，接触面疲劳主要由以下几个因素引起。
第一，动态载荷是产生接触面疲劳的最重要因素之一。
列车通过钢轨时，车轮对钢轨施加的载荷会导致接触面上的应力集中，并在钢轨表面形成裂纹。
随着列车的不断行驶，载荷的作用会导致裂纹的扩展和扩展区域的表面剥落，最终导致钢轨的断裂。
第二，钢轨的缺陷和不均匀性也是接触面疲劳的重要因素。
如果钢轨存在缺陷，如内部夹杂物、晶界偏差或裂缝等，这些缺陷会成为应力集中的地方，从而加速接触面的疲劳过程。
此外，钢轨的不均匀性也会导致接触面疲劳问题。
例如，在车轮通过交叉轨道或道岔时，钢轨的形变和几何形状也会导致接触面的应力变化，从而进一步加剧疲劳现象。
钢轨接触面的磨损是由列车车轮与钢轨表面之间的接触摩擦引起的。
在列车行驶中，车轮和钢轨的接触面会受到不断变化的力和摩擦效应，从而导致钢轨表面的材料磨损。
这种磨损主要表现为轮磨和轨磨。
轮磨是指车轮表面与钢轨的接触摩擦作用，使车轮表面的金属材料受到磨损和剥落。
CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳分析
CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳分析摘要本文基于CRH2型动车组拖车车轮滚动接触疲劳问题，对车轮试验进行了处理，分析了不同试验情况下车轮接触应力、周向应力以及应力数载荷循环寿命等参数对车轮疲劳寿命的影响。
结果表明，车轮接触应力是影响疲劳寿命的主要因素，车轮周向应力对疲劳寿命的影响不太明显。
对于车轮的疲劳寿命提高，要采用一些措施，比如，优化车轮材质，设计合理的接触几何形状，降低车轮接触应力等。
关键词：CRH2型动车组；拖车车轮；接触应力；周向应力；疲劳寿命；数载荷循环1 引言CRH2型动车组是中国铁路在高速动车组领域具有代表性的车型之一。
拖车车轮是动车组重要的组成部分之一，承担着保证列车正常行驶，保障安全稳定运行的重要角色。
然而，由于工况复杂，车轮在运行过程中遭受的疲劳荷载比较大，存在滚动接触疲劳的问题，因此，对车轮的疲劳寿命进行分析和研究具有重要的意义。
本文针对CRH2型动车组拖车车轮，结合车轮试验数据，对车轮接触应力、周向应力和应力数载荷循环寿命等参数对车轮疲劳寿命的影响进行了分析，并对提高车轮疲劳寿命的措施进行了探讨。
2 车轮试验2.1 试验条件车轮试验采用万能试验机进行，在20Hz频率、室温下进行数载荷循环试验。
试验中，车轮以滚动方式进行，接触几何形状为正弦波，接触力为2000N。
2.2 试验数据处理根据试验数据统计得到车轮接触应力、周向应力以及应力数载荷循环寿命等参数。
其中，车轮接触应力和周向应力如图1所示。
图1 车轮接触应力和周向应力从图1可以看出，车轮接触应力的峰值明显高于周向应力的峰值，说明车轮接触应力是影响车轮寿命的主要因素。
周向应力对车轮寿命的影响不太明显。
应力数载荷循环寿命如图2所示。
图2 应力数载荷循环寿命从图2可以看出，车轮的疲劳寿命随着应力数的增加而减小，这表明车轮在疲劳寿命上的认可数量随着数载荷循环次数的增加而减小。
此外，不同应力数下疲劳寿命有差异，当应力数增加时车轮的疲劳寿命会更短。
材料粗糙度对摩擦磨损疲劳的影响
材料粗糙度对摩擦磨损疲劳的影响下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳分析
CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳分析摘要：车轮胎面和轮辋疲劳破坏的方式是滚动接触疲劳，为研究CRH2挂车车轮胎面的滚动接触疲劳裂纹寿命期限，多用于干扰和滚动接触的复杂物理构造，使用研究小组提出的二次多项式回归方法，建立了载荷和胎面危险区应力之间的转换关系。
采用最大减应力法、延长寿命、接触疲劳可靠性、研究胎面滚动接触疲劳可靠性，该方法实现了胎面滚动接触疲劳应力的准确计算。
关键词：拖车车轮;滚动接触;疲劳裂纹;可靠性引言：随着我国高速动车组运行速度的提高，车辆的服务环境越来越严峻。
在操作过程中，随着轮轨接触力的发展，轮辋的磨损，变形，剥离，CRH2动车组拖车的轮轨滚动接触疲劳寿命分析车轮非常重要。
国内外学者已经对胎面滚动接触疲劳形成的机理进行了许多研究和分析。
Alfredsson和Olsson [5，6]认为，裂纹是由粗糙胎面引起的高应力集中引起的。
Dubourg等人[7，8]认为，过载或重负荷是造成裂纹形成的原因，而切应力在裂纹形成中起着重要的作用。
另外，关于轮轨滚动接触疲劳，金学松等人描述了三维弹性塑料滚动接触疲劳的数值和试验方法，讨论了一些典型的疲劳接触破坏现象。
使用Dang-van多轴疲劳模型和力学原理，构建了一个仿真程序来评估轮辋底面滚动接触疲劳裂纹的发生。
罗世辉分析了DF21型内燃机车中轮胎面的分层。
认为机车中轮的滚动接触疲劳是由非轮引起的，并认为是正常的纵向颤动。
降低中轴球窝接头的刚度后，机车的行驶里程超过了25万公里。
并且不会发生胎面剥离。
为了确保CRH2 EMU车轮运行的可靠性和安全性，在本文中，进行了CRH2 EMU的胎面滚动接触疲劳可靠性的介绍，高速动车组轮轨疲劳分析的针对性研究。
结果为确定车轮的安全检查周期提供了依据，并为高速动车组的安全运行提供了实用指导。
1滚动接触应力条件CRH2拖车轮组集成有限元计算方法，轮轴集成有限元方法用于将滚子-滚道改变为实心连接，轴箱-轴承-车桥-轮毂制动盘导轨考虑了多次过盈配合的复杂性，由于轮轨接触的复杂关系，完成了胎面滚动接触疲劳应力的计算，图1显示了胎面滚动接触疲劳的最大剪切应力分布。
CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳分析
CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳分析
CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳是指车轮在使用过程中由于长时间的滚动接触而引起的疲劳损伤现象。
这种疲劳损伤通常是由于轮轴和轮对之间的接触应力超过了材料的疲
劳极限而引起的。
在CRH2动车组中，拖车车轮承受着高速运行的重载和频繁的弯曲应力。
这种应力会导致车轮轮辋和轮轴轮座表面的微裂纹逐渐扩展并聚集，在滚动接触的过程中形成裂纹扩展
区域。
当裂纹扩展到一定程度，车轮轮辋或轮轴轮座会发生疲劳断裂，从而导致严重的事
故发生。
第一步，对车轮进行力学模拟。
通过测量车轮在高速运行时的受力情况，可以获得车
轮受到的载荷大小和作用点位置。
根据这些数据，可以使用有限元分析方法建立车轮的模型，模拟车轮在运行过程中受到的应力和应变分布。
第三步，评估车轮疲劳寿命。
根据车轮材料的疲劳性能数据，可以计算出车轮在给定
应力下的疲劳强度，并确定其疲劳寿命。
通过对滚动接触过程中不同位置的疲劳寿命进行
评估，可以分析车轮在不同位置的疲劳损伤程度。
第四步，制定预防措施。
根据疲劳分析结果，可以确定车轮疲劳损伤的主要原因和影
响因素。
通过优化车轮设计、改进车轴轮座的材料和制造工艺、控制车轮使用寿命等措施，可以减少或延长车轮的疲劳寿命，提高车轮的安全性能。
CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳分析是一项重要的工程技术研究，对确保车轮的安全性能具有重要意义。
通过对车轮受力、应力分布和疲劳寿命进行综合分析，可以为车轮
的设计和维护提供科学依据，减少事故的发生，保障列车运营的安全性。
地铁车轮凹陷磨耗对踏面接触应力的影响
第51卷第6期2020年6月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.51No.6Jun.2020地铁车轮凹陷磨耗对踏面接触应力的影响周志军，李伟，陈斌，温泽峰(西南交通大学牵引动力国家重点实验室，四川成都，610031)摘要：针对地铁列车运营后出现的车轮踏面滚动接触疲劳现象，利用有限元软件ABAQUS 建立考虑轮轨真实几何关系的三维弹塑性轮轨接触数值仿真模型，结合现场调查车轮磨耗结果和轮轨接触几何关系分析，计算分析车轮不同凹陷磨耗状态对踏面材料应力应变状态的影响。
研究结果表明：车轮踏面主要凹陷磨耗区域为车轮踏面横向位置−30~50mm 处，轮轨接触几何关系呈强非线性特性，其轮轨接触点位置集中在车轮踏面横向位置20～32mm 或−32~−20mm 。
车轮不同凹陷磨耗状态下的轮轨接触状态差异显著，在磨耗突变区(−30~−20mm)轮轨接触斑呈狭长椭圆分布，导致相同载荷下轮轨接触应力较大。
当轮对向外轨横移时，车轮凹陷磨耗接触区域材料易进入屈服状态，此时车轮踏面沿接触斑深度方向0~3.6mm 范围内V on-Mises 等效应力最大，踏面表层材料等效塑性应变最大。
车轮踏面出现凹陷磨耗后，车辆频繁地通过小半径曲线时易在磨耗突变区造成较高的等效应力和等效塑性应变，从而导致轮缘根部表面材料产生剥离损伤。
关键词：地铁；车轮凹陷磨耗；剥离损伤；弹塑性；V on-Mises 等效应力；塑性应变中图分类号：U270.1文献标志码：A开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7207（2020）06-1712-09Influence of metro wheel hollow-worn on contact stress ofwheel treadZHOU Zhijun,LI Wei,CHEN Bin,WEN Zefeng(State Key Laboratory of Traction Power,Southwest Jiaotong University,Chengdu 610031,China)Abstract:In view of the phenomenon that wheel tread fatigue damage occurs after metro train operation,a three-dimensional simulation model of wheel-rail elastic-plastic contact considering the true geometry of wheel-rail was established by using the finite element software bined with the test results of wheel wear and the analysis of wheel-rail contact geometry,the effects of wheel hollow-worn on the stress and strain states of the tread material were investigated.The results show that the main wear area of hollow-worn wheel tread is from −30to 50mm in the lateral position of the wheel thread.The position of wheel-rail contact point is concentrated in from 20to 32mm or from −32to −20mm in the lateral position of the wheel thread,and the contact geometry is stronglyDOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2020.06.026收稿日期：2019−10−29；修回日期：2019−12−29基金项目(Foundation item)：国家重点研发计划(2016YFB1200501−005)；四川省科技计划项目(2019YFH0053)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(A0920502051904−43)(Project(2016YFB1200501−005)supported by the National Key Research and Development Program of China;Project(2019YFH0053)supported by the Science and Technology Plan of Sichuan Province;Project(A0920502051904−43)supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities)通信作者：温泽峰，博士，研究员，从事轮轨关系及减振降噪研究；E −mail:*****************第6期周志军，等：地铁车轮凹陷磨耗对踏面接触应力的影响non-linear.The shape of wheel-rail contact area varies obviously under different wear conditions.In abrupt wear region(from−32to−20mm),the shape of wheel-rail contact patch shows a narrow ellipse,which leads to greater wheel-rail contact stress under the same load.When the wheelset moves to the outer rail,the material in the contact area of wheel hollow-worn is easy to enter the yield state.At this time,the V on-Mises equivalent stress of wheel reaches the maximum in the range of0−3.6mm below the contact patch,and the equivalent plastic strain of tread surface material reaches the maximum.When the vehicle with hollow-worn wheels passes through the small radius curve frequently,high equivalent stress and equivalent plastic strain in the abrupt wear region occur, resulting in shelling damage of the wheel flange root.Key words:metro;wheel hollow-worn;shelling damage;elastic-plastic;V on-Mises equivalent stress;plastic strain地铁车辆在运行过程中受线路条件、轮轨参数匹配、运行速度和频繁牵引制动等因素的影响，车轮踏面不可避免地发生磨耗和疲劳损伤等现象。
毕业设计--城轨车车轮踏面外形对轮面疲劳损伤研究
中南大学网络教育学院专科毕业大作业学习中心：专业：机械电子工程学生姓名：张天民学号： 09111520016045评定成绩：评阅老师：2011 年 06 月 10 日内容摘要轮轨滚动接触疲劳一直是铁路工业中难以解决的老问题。
人们采用了各种方法和措施来阻止和减少它的危害，如研制轮轨新材料、优化轮轨型面匹配以减少轮轨接触应力、以及改善轨道和车辆结构性能来减少轮轨之间的动力作用等，但效果不显著。
轮轨滚动接触疲劳的破坏现象主要为轮轨接触表面剥离、压溃、龟裂、波浪形磨损、轮缘磨损和钢轨侧磨及断裂等。
这些破坏现象和很多因素有关，本文主要针对踏面几何形状的变化对轮轨接触应力的影响进行研究。
接触表面磨损是轮轨表面材料在接触力反复作用下的疲劳破坏结果。
轮轨材料从表面到深度领域内的疲劳破坏现象主要由较大的且反复作用的轮轨接触应力引起。
本文用赫兹接触理论推导接触应力计算公式，对轮轨接触应力进行了详细的计算，并研究了影响轮轨接触应力的各种因素。
本课题将通过查阅资料，根据国内外对接触磨损的评价标准，重点对LM车轮踏面在P60轨道下进行了计算，分析了不同轨底坡和踏面形状对接触应力产生的影响，得到了各种不同工况下合理的轨底坡、踏面形状和轮轨组合，为工程实际提供理论依据。
关键词：接触应力，踏面形状，接触应力曲线I第1章绪论1.1研究背景1.1.1世界城市轨道交通概况城市轨道交通是指在轨道上行驶或以导向系统行驶的、服务于城市的交通。
作为城市公共交通系统的一个重要组成部分，目前城市轨道交通有地铁、轻轨、市郊铁路、有轨电车以及悬浮列车等多种类型，号称“城市交通的主动脉”。
国外城市轨道交通起步较早，德国、美国、日本等国都已形成完善的城市轨道交通网络。
世界上第一条城市轨道线是1882年在巴黎诞生的，最初原型只不过是一种仅供14人乘坐的单向“公共汽车”。
它有固定的线路、价格和停靠点，随后演变成用马拉的轨道车。
工业革命后，随着城市的发展，城市轨道作为一种新型的交通工具，逐步走上了历史的舞台。
铁路货车车轮踏面圆周磨耗及轮缘磨耗的原因分析及改进措施
铁路货车车轮踏面圆周磨耗及轮缘磨耗的原因分析及改进措施作者：冯新平来源：《中小企业管理与科技·下旬刊》2016年第07期摘要：随着我国铁路高速和重载的发展，轮轨磨耗问题日趋严重，每年都给铁路运输业造成巨大的经济损失，其解决与否直接影响到铁路的快速发展。
为了进一步了解车轮磨耗的原因，从而提出降低磨耗的有效措施，本文分别从转向架形式、车轮位数、轮瓦磨耗、轮轨磨耗等方面对车轮磨耗进行调研，并将影响铁路货车车轮磨耗的主要因素归结为货车轴重、货物周转量、闸瓦质量、车轮硬度、制动形式、闸调器作用影响及基础制动装置制造尺寸等方面。
通过对段修车检修轮对磨耗情况的调研、分析，总结了磨耗规律，提出了改进措施，结论表明，推广应用新型车轮以提高车轮踏面及轮辋硬度、进一步提高制动梁、闸瓦托制造、检修质量，严格控制各项尺寸在公差范围之内、加强对闸调器在运用中正确使用、控制同一轮对两车轮的轮径差使车轮踏面磨耗均匀化的有效途径；铁路货车采用状态修的维修管理办法是控制和降低轮缘磨耗发生的有效手段。
提出的建议可为改善车轮磨耗，降低检修劳动量，确保运输安全具有实际意义。
关键词：车轮踏面圆周磨耗；轮缘磨耗；原因分析；改进措施中图分类号： U272 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）21-86-30 引言随着我国铁路高速和重载的发展，车轮损伤形式逐渐呈多样性，尤其是轮对踏面圆周磨耗及轮缘磨耗问题日趋严重，严重影响货车车辆的运行品质，本文对车轮损伤的性质及产生原因进行了分析，对车轮损伤产生的危害进行了阐释，为进一步分析车轮磨耗的规律，探究其产生原因，提出改进措施，本文分别从转向架形式、车轮位数、轮瓦磨耗、轮轨磨耗等方面对车轮磨耗进行调研，并将影响铁路货车车轮磨耗的主要因素归结为货车轴重、货物周转量、车轮硬度、制动形式及基础制动装置制造尺寸等方面。
通过对段修车检修轮对磨耗情况的调研、分析，总结了磨耗规律，提出了改进措施，结论表明，推广应用新型车轮以提高车轮踏面及轮辋硬度、进一步提高制动梁、闸瓦托制造、检修质量，严格控制各项尺寸在公差范围之内是降低车轮踏面磨耗并使车轮踏面磨耗均匀化的有效途径。
高速列车车轮与轨道的接触力分析
高速列车车轮与轨道的接触力分析一、引言高速列车是现代交通运输的重要组成部分之一，其安全性和稳定性对于乘客的出行至关重要。
而车轮与轨道的接触力是决定高速列车在运行过程中的重要参数之一。
本文将对高速列车车轮与轨道的接触力进行分析与探讨。
二、接触力的影响因素1.车轮和轨道的几何形状：车轮和轨道的几何形状直接影响着接触力的大小和方向。
车轮和轨道表面的曲率半径、横向和纵向净空以及轮缘倾斜角度等几何参数都会对接触力产生影响。
2.轮轨之间的材料特性：车轮和轨道的材料特性也会对接触力产生影响。
材料的硬度、弹性模量以及表面的摩擦系数等特性会改变接触力的大小和分布。
3.列车运行速度：高速列车的运行速度对接触力的大小有着显著的影响。
随着列车速度的增加，接触力也会相应增加。
三、接触力的计算方法1.简化模型：接触力的计算可以使用一些简化的模型，例如Hertz 接触理论。
该理论假设车轮和轨道间的接触面是局部的球面接触，通过计算接触面的形状和弹性形变，进而得到接触力的大小。
2.有限元模拟：有限元模拟是一种更加精确和复杂的计算方法。
该方法通过将车轮和轨道抽象成有限元模型，并考虑材料的非线性、接触面的非球面特性等，来计算接触力的分布情况。
四、接触力的影响与优化1.影响因素的优化：通过优化车轮和轨道的几何形状，可以减小接触力的大小和不均匀分布。
例如，通过增加轮缘倾斜角度、改变曲率半径等方式，可以减小接触力的大小。
2.材料的选择与涂层：选择合适的材料和涂层也会对接触力产生影响。
例如，使用更具弹性的材料可以减小接触力的大小，而在轮轨接触面涂覆摩擦系数较低的涂层可以减小摩擦力。
3.轮轨维护与检测：定期对轮轨进行维护和检测也是保证接触力稳定性的重要措施。
通过检测轮轨的几何形状和材料状况，及时发现和修复存在的问题，以确保接触力的稳定性和可靠性。
五、总结高速列车车轮与轨道的接触力是确保列车安全稳定运行的重要参数。
通过合理优化轮轨几何形状、材料的选择与涂层、定期维护和检测等措施，可以减小接触力的大小和不均匀分布，提高列车运行的稳定性和乘客的安全感。
CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳分析
CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳分析
CRH2动车组是中国自主研发的一种高速动车组，拥有很高的速度和稳定性，为中国高铁的发展做出了重要贡献。
然而，由于高速运行过程中车轮与铁轨之间的接触不断地摩擦、振动和磨损，会导致车轮的疲劳损伤，影响列车的安全性和正常运行。
因此，对CRH2动车组的车轮滚动接触疲劳进行分析和研究是十分必要的。
首先，车轮疲劳分析的目的是评估车轮寿命，预测可能出现的裂纹、龟裂等缺陷，提
前采取措施防止事故的发生。
车轮的疲劳寿命取决于多种因素，如运行速度、载荷、路况、设计和制造质量等。
因此，车轮滚动接触疲劳分析需要综合考虑各种因素，建立数学模型
进行仿真分析。
其次，车轮滚动接触疲劳分析中最重要的是轮对应力和应变分析。
车轮承受驱动力和
制动力时会产生应力和应变，这些力和应力会影响车轮的疲劳寿命。
因此，通过计算轮对
应力和应变，评估车轮的安全性和寿命是关键。
最后，为了确保车轮的安全性和寿命，需要对车辆进行定期的检修和维护。
检修和维
护应包括车轮的全面检查、修理和更换，以及检查和维护车轮的相关部件。
此外，还需要
定期对车轮进行疲劳试验和检验，以确定车轮的疲劳损伤情况，及时采取措施进行维护。
总之，车轮滚动接触疲劳分析是保障CRH2动车组运行安全和延长车轮寿命的关键。
随着技术的不断进步和改良，我们相信CRH2动车组将继续保持高速、安全、稳定的优势，在中国高铁事业的发展中发挥重要作用。
高速列车轮轨接触疲劳失效控制
高速列车轮轨接触疲劳失效控制一、高速列车轮轨接触疲劳失效概述高速列车作为现代交通的重要组成部分，以其高速、高效、环保等优势在世界范围内得到广泛应用。
然而，高速列车在运行过程中，轮轨接触区域承受着巨大的载荷和复杂的应力状态，这导致轮轨材料出现疲劳失效，影响列车的安全运行和使用寿命。
因此，研究高速列车轮轨接触疲劳失效控制具有重要意义。
1.1 高速列车轮轨接触疲劳失效的定义高速列车轮轨接触疲劳失效是指在列车长期运行过程中，由于轮轨接触应力的反复作用，导致材料内部产生微裂纹，随着时间的累积，微裂纹逐渐扩展，最终导致材料断裂失效的现象。
1.2 高速列车轮轨接触疲劳失效的影响因素高速列车轮轨接触疲劳失效的影响因素主要包括：- 轮轨材料的力学性能：材料的强度、韧性、硬度等性能直接影响轮轨的疲劳寿命。
- 列车运行速度：高速列车运行速度越高，轮轨接触应力越大，疲劳失效的风险也越高。
- 轮轨接触应力：轮轨接触应力的大小和分布对疲劳失效有直接影响。
- 轮轨几何形状：轮轨的几何形状，如轮缘高度、轮轨截面形状等，会影响接触应力的分布。
- 轨道结构和轨道基础：轨道结构的刚度、轨道基础的稳定性等也会影响轮轨接触应力。
1.3 高速列车轮轨接触疲劳失效的控制目标高速列车轮轨接触疲劳失效的控制目标主要包括：- 提高轮轨材料的疲劳寿命，延长轮轨的使用寿命。
- 降低轮轨接触应力，减少疲劳失效的风险。
- 优化轮轨几何形状，改善轮轨接触应力的分布。
- 改善轨道结构和轨道基础，提高轨道的稳定性和耐久性。
二、高速列车轮轨接触疲劳失效的控制技术2.1 轮轨材料性能的优化轮轨材料性能的优化是控制高速列车轮轨接触疲劳失效的重要手段。
通过改进材料的化学成分、采用先进的热处理工艺等方法，可以提高轮轨材料的强度、韧性和硬度，从而提高其抗疲劳性能。
2.2 轮轨接触应力的控制轮轨接触应力的控制是减少疲劳失效风险的关键。
通过优化列车运行速度、调整轮轨接触几何参数等措施，可以降低轮轨接触应力，减少疲劳损伤。
简析热处理工艺、踏面旋修量对动车组车轮疲劳性能的影响
图１ 多 物 理 场 间 的 相 互 作 用
为分析 轮辋 淬火 热处 理工 艺 、 踏 面旋 修 量 对车 轮 疲 劳性 能 的影 响 ， 本 文以 Ｃ ＲＨ ２ ５ ０车 轮 为 例 ， 对 车 轮 热
处理 过程 中的 温度 场 、 残 余 应 力 场进 行 仿 真计 算 ， 并 应 用 主应力 法进 行 了疲劳 强度分 析 。
具有重要 意义。
关键词
车轮热处理 ； 残余应力 ； 踏 面旋 修 量 ； 疲 劳 性 能
文 献标 志 码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ８ —７ ８ ４ ２ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ６ ． １ ４
中图分类号 ： Ｕ２ １ １ ． ５
车轮运 用 时 ， 踏 踏 面裂纹 、 剥离 、 擦 伤 等 运 用缺 陷 。为 了保 持 车 辆运
行 安全 ， 车 轮运 行 一定 里 程 后 ， 需 要 按 照 修 程旋 修 车 轮
踏面 ， 旋修 后 车轮 轮辋 厚 度 变 薄 ， 残 余 应 力 分 布会 随 之
简析 热 处理 工 艺 、 踏 面 旋修 量 对 动 车组 车轮 疲 劳性 能 的影 响
张澎湃 ，付 秀琴 ， 张 弘 ， 丛 韬
（ １ ．中国铁道 科 学研 究院 金属及 化 学研 究所 ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ １ ；
２ ． 中国铁 道科 学研 究 院 研 修 学院 ，北京 １ ０ ０ ０ ８ １ ）
第３ ３ 卷第 ６ 期 ２ ０ １ ３年 １ ２月
铁 道 机 车 车 辆
ＲＡＩ Ｌ Ｗ ＡＹ ＬＯＣＯＭＯＴＩ ＶＥ ８ Ｌ ＣＡＲ
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浅谈材料对铁道车辆车轮踏面接触疲劳
的影响
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日前，经笔者调研发现，国内25B、25G、25T 型铁路客车和南京地铁、深圳地铁、上海地铁的部分车辆轮对踏面出现了不同程度的剥离损伤。
相关资料显示，国内外很多铁路机车车辆在运营过程中都被车轮踏面剥离所困扰。
踏面剥离这种踏面非正常磨耗，对世界许多国家的铁路工业而言都是一个相当严重的问题且形势愈加严峻。
轮对踏面的非正常磨耗，不仅增加了运营维护成本，到一定程度甚至将直接影响行车安全。
踏面剥离问题基本可分为三类：接触疲劳剥离、制动剥离、擦伤剥离。
其中制动剥离仅在踏面制动条件下才会发生，原因是制动工况不良导致踏面产生热裂纹而造成的，擦伤剥离在踏面制动、非踏面制动条件下均可能发生，原因是轮轨间滑动或滚滑导致车轮踏面表面产生马氏体而造成的，对于这两类剥离问题，可从改善车辆制动和运用工况来进行缓解;本文主要从材料的角度探索和分析踏面接触疲劳剥离现象。
1 原因分析
轮对的主要工作方式是在钢轨上做类似于滚动的运动(实际上是蠕滑)。
车轮通过一个很小的轮轨接触面积将车辆载荷传递给了钢轨，通常会使局部载荷超过车轮或钢轨材料的弹性极限，轮轨接触面在接触压应力的反复长期作用后，会引起接触表面因疲劳损伤而使局部区域产生小块金属剥离，这种疲劳破坏现象称为接触疲劳。
接触疲劳与一般疲劳一样，同样有疲劳裂纹产生和疲劳裂纹扩展两个阶段。
长时间的接触疲劳被认为是受到循环载荷作用的接触面的主要失效机制。
接触疲劳破坏形式有麻点剥离(点蚀)、浅层剥离和深层剥离三类。
在接触表面出现深度在以下的针状或痘状凹坑，称为麻点剥离;深度为~ 的剥离为浅层剥离，浅层剥离剥块底部大致与接触表面平行。
深层剥离的深度和表面强化层深度相当，有较大面积的表层压碎。
轮对踏面同时有麻点剥离、浅层剥离和深层剥离。
影响轮对踏面接触疲劳的因素很多，比如车轮本身材料、踏面表面硬化情况、车轮所采用的踏面型式、轮轨接触面的光洁度、车辆运行工况等。
而笔者认为，从本质上讲，决定抗疲劳性能的还是车轮材料本身的
成分和微观结构。
2 车轮材料对接触疲劳的影响
车轮材料自身有很多方面影响着车轮的接触疲劳性能，比如车轮材料的组织结构、材料的各向异性以及材料中的夹杂物等。
材料组织结构的复杂性导致对于接触疲劳影响的组织因素也非常复杂，这使得研究者们对于组织结构对接触疲劳的影响观点也千差万别，很多方面没有一个统一的认识。
钢铁材料中都有未溶的铁素体，铁素体在室温时的力学性能几乎与纯铁相同。
其抗拉强度σb 为180~280Mpa，屈服强度σ 为100~170MPa，硬度约为80HBS。
由此可见，铁素体的强度、硬度并不高。
作为组织中的弱相，铁素体在变应力的作用下容易成为疲劳源而导致裂纹的萌生，所以铁素体对接触疲劳寿命有不利影响，而且组织中铁素体含量越大对接触疲劳的影响也越大。
碳钢中，碳溶于γ-Fe 中的间隙固溶体称为奥氏体，一般奥氏体的硬度为170~220HBS 之间。
奥氏体的力学性能与其溶碳量及晶粒大小有关，因此其机械稳定性会影响组织的韧性，从而影响材料的接触疲劳寿命。
疲劳变形过程中，残余奥氏体发生应变诱发奥氏体相变，可以抑制疲劳裂纹的产生和扩展。
对
18Cr2Ni4WA 钢中残余奥氏体对接触疲劳的影响研究表明，残余奥氏体稳定性适中时接触疲劳寿命最高。
过高的残余奥氏体稳定性会导致强度不足，过低的残余奥氏体稳定性会导致韧性不足。
当然，不同牌号的材料对残余奥氏体的稳定性表现会有所差异。
钢铁材料中的渗碳体溶碳量极高，其ωc 约为%，因此其硬度很高(950~1050HV)，但塑性和韧性几乎为零。
作为钢铁材料中的主要强化相，渗碳体在钢铁中与其它相共存时呈片状、球状、网状和板状，它的形态和分布对钢的性能有很大影响。
如当它在材料中呈网状分布时，材料的韧性降低，力学性能将明显变差。
渗碳体在一定条件下会发生分解，形成石墨状的自由碳，而自由碳在一定条件下又会转化为其它碳化物。
自由碳及碳化物对接触疲劳的影响主要表现在其物理参量(如弹性模量、膨胀系数等)与材料基体不同，破坏了两相之间的连续性。
疲劳变形过程中，碳化物能够回溶，但大块碳化物有错位积塞作用，上贝氏体碳化物尖部容易产生应力集中，利于裂纹萌生。
另外，棒状碳化物的溶解温度比合金渗碳体高，容易留存下来成为未溶碳化物，从而导致滚动接触疲劳寿命的大幅下降。
奥氏体发生共析转变所形成的铁素体与渗碳体的
共析体称为珠光体。
珠光体的性能介于铁素体和渗碳体之间, 强韧性较好. 其抗拉强度σb 为750 ~900MPa, 硬度为180 ~280HBS, 伸长率δ 为20 ~25%, 冲击功AKU 为24 ~32J。
力学性能介于铁素体与渗碳体之间, 强度较高, 硬度适中, 塑性和韧性较好。
根据相关研究，珠光体对材料的疲劳寿命影响不是单独存在的，而是取决于珠光体与铁素体之间的硬度比。
铁素体与珠光体之间的硬度比较大时，两相之间连续性较差(形成相位差)，铁素体/ 珠光体边界容易形成疲劳裂纹，并优先沿铁素体/ 珠光体边界扩展。
另外，具有粗大网状铁素体- 珠光体组织的热轧钢疲劳性能较差。
钢中的非金属夹杂物对钢材性能影响较大，其中以脆性的带有棱角的氧化物、硅酸盐夹杂对接触疲劳寿命的危害最大。
因为这些非金属夹杂物破坏了基体的连续性，是材料中对周围区域产生拉应力和正交剪切应力的薄弱区，在重负荷循环作用下，接触应力与材料本身的残余应力相互叠加，使集中在非金属夹杂物区域的弹性能转变为产生裂纹的变形能量，这种裂纹会往最大剪切应力的方向扩展而最终形成表面剥离。
作为轮对生产原材料的钢材，在其冶炼过程中不可避免地要带入少量的常存元素(硅、锰、硫、磷)及
一些杂质(非金属杂质和某些气体，如氮、氢、氧)。
它们对钢的质量有较大影响，有的是有益元素，而有的则相反。
此外，钢的化学热处理在强化与保护工件表面方面起到了非常重要的作用，如喷丸处理、渗碳、渗氮等都能有效提高工件表层的硬度、耐磨性和疲劳极限等，但必须强调其处理方法和技术要求。
绝大多数学者在研究车轮材料的滚动接触疲劳时，一般都假设材料是各向同性的，但研究表明，由于车轮在轨道上并非做纯滚动，因此无论在方向和位置上，铁路车轮都存在着各向异性。
车轮材料的各向异性对于实验试样的取向和位置都有影响，因此也影响材料强度及其他参数的测量。
如此得到的材料参数后应用于疲劳设计时就显得尤为重要。
3 结语
接触疲劳损伤是受到循环载荷的轮轨接触面的重要失效型式之一。
提出避免疲劳损伤的措施需要对涉及的失效机制有充分的理解和认识。
关于接触疲劳损伤机理的研究目前已经比较成熟，但是车轮在实际运用中工作状态千差万别，很难用一种理论将它们说明。
影响车轮接触疲劳损伤的因素主要集中在材料自身及外部条件。
就材料本身而言，应加强推广真空熔炼技术在冶金工业中的应用，避免在车轮原材料的生
产过程中渗入不利杂质(如S、P、氧化物、氮化物等)，同时又能有针对地加入一些有利元素(如Si、Mn、V 等)，降低渗碳体在材料中的含量，对珠光体- 铁素体的硬度比等进行有效控制。
在注意这些因素的前提下，利用对车轮表面进行喷丸处理、渗碳、渗氮;采用适当硬度和韧性的材料等均可有效提高车轮的滚动接触疲劳寿命。
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