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摩擦振动引起波状磨耗的试验研究

作 者: 李刚
导 师: 周仲荣
学 校: 西南交通大学
专 业: 机械设计及理论
关键词: 摩擦振动 波磨 形貌 摩擦
分类号: U213.42
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 21次
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内容摘要


钢轨的波浪形磨损(简称波磨)指的是钢轨轨头表面出现的有规律的波状不平顺现象,它一直以来都困扰着世界各国铁路的发展。虽然世界各国的研究人员对这一问题进行了大量深入和广泛的研究,但是因为波磨的产生和发展涉及到动力学、摩擦学和材料学等很多学科之间非常复杂的关系,所以到目前为止,人们还没有彻底解决这一问题。本文利用销-盘摩擦试验装置模拟轮轨之间的接触应力,研究轮轨间的波状磨耗问题。通过测量试验过程中摩擦振动信号及试验后的摩擦表面轮廓,研究摩擦振动和摩擦表面波磨间的关系。在此基础上,通过对摩擦表面的形貌进行扫描电子显微镜分析,提出了材料因素对波磨的影响。通过本文的试验和分析,初步得出以下结果:(1)波磨的出现和摩擦振动有关,摩擦振动引起的摩擦功的波动是波磨产生的主要原因。(2)波磨的波长约等于摩擦振动周期与滑动速度的乘积,与载荷无关。载荷的增加使得波磨更加容易出现,但是载荷大小和波长并没有直接关系。(3)引起波磨的原因包括材料学、动力学和摩擦学等多方面的因素,由摩擦表面高温引起的材料塑性变形和波磨的产生有重要关系。(4)在特定条件下,波磨出现之后,循环次数的增加对波磨的波长基本没有影响。(5)在摩擦过程中,会产生大量的磨屑,而磨屑的产生和发展对摩擦又有着重要的影响。它不仅会引起磨粒磨损,而且如果磨屑大量积累,有可能引发摩擦尖叫噪声,此外,磨屑还会对摩擦表面的形貌产生影响。所以,磨屑会通过对振动和磨损的影响而影响波磨的产生和发展。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章 绪论  10-30
  1.1 引言  10-12
    1.1.1 铁路工业总体发展趋势  10-11
    1.1.2 铁路工业发展遇到的主要技术问题  11-12
  1.2 钢轨波磨机理研究  12-19
    1.2.1 钢轨波磨的分类及特征  12-13
    1.2.2 钢轨波磨的形成机理  13-19
  1.3 摩擦自激振动的基本理论  19-28
    1.3.1 摩擦起源  19-22
    1.3.2 摩擦力的影响因素  22-24
    1.3.3 摩擦振动的形成机理  24-28
  1.4 选题意义和主要工作  28-30
    1.4.1 选题意义  28
    1.4.2 主要工作  28-30
第2章 试验和测量方法  30-34
  2.1 试验装置简介  30-31
  2.2 信号采集设备  31-32
  2.3 试件材料选择  32
  2.4 磨损形貌测量  32-34
第3章 不同试验条件下波磨的产生和发展  34-41
  3.1 摩擦振动产生波磨的现象  34-35
    3.1.1 试验方法  34
    3.1.2 试验结果  34-35
  3.2 转速对波磨的影响  35-36
    3.2.1 试验方法  35
    3.2.2 实验结果  35-36
  3.3 载荷对波磨的影响  36-38
    3.3.1 试验方法  36
    3.3.2 实验结果  36-38
  3.4 转数对波磨的影响  38
    3.4.1 试验方法  38
    3.4.2 试验结果  38
  3.5 材料对波磨的影响  38-40
    3.5.1 试验方法  38
    3.5.2 试验结果  38-40
  3.6 本章小结  40-41
第4章 摩擦振动产生波状磨耗的原因分析  41-58
  4.1 摩擦系统振动情况分析  41-45
    4.1.1 试验方法  41
    4.1.2 实验结果  41-45
  4.2 波磨的动力学原因分析  45
  4.3 磨屑对振动和磨损的影响  45-50
    4.3.1 磨屑的产生  46-48
    4.3.2 磨屑对摩擦噪声的影响  48-50
  4.4 磨损对波磨的影响  50-52
  4.5 含碳量和金属元素对磨损的影响  52-54
  4.6 摩擦过程中的温度变化  54-56
  4.7 本章小结  56-58
结论与展望  58-60
致谢  60-61
参考文献  61-65
攻读硕士学位期间发表的论文  65

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中图分类: > 交通运输 > 铁路运输 > 铁路线路工程 > 线路构造 > 钢轨 > 钢轨磨耗及损伤、钢轨疲劳
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