车轮表面宏观形貌取向对高速轮轨水润滑黏着系数的影响

• 作者: 任志远 李正阳 杨兵 王保安 蒋华臻 蔡宝春
• 来源期刊: 力学学报
• 学科: 工学
• 关键词: 弹流润滑 表面形貌 黏着系数 轮/轨
• 年，卷（期）: 2018,（1）
• 所属期刊栏目: 生物、工程及交叉力学
• 页码范围: 157-166
• 页数: 10页
• 分类号: TB125
• 字数: 5745字
• 语种: 中文
• DOI: 10.6052/0459-1879-17-129

摘要

轮胎和沥青都属于低弹性模量材料,即使运动速度较低,流体动压导致的水膜也足以产生润滑作用.对于列车轮轨这类高弹性模量材料,只有当运行速度达到200km/h以上,水的润滑作用才体现出来,使轮轨黏着系数大幅降低,给高速列车运行带来重大安全隐患.增大表面粗糙度一般能够提高轮轨黏着系数,然而研究表明,在表面粗糙度基本相同的条件下,表面形貌取向对混合润滑状态下的黏着系数有显著影响.文中用统一雷诺方程模型,计算了在水润滑状态下,具有纵纹、横纹、菱形等特定形貌取向的车轮在高速运动时(最高500km/h)对黏着系数的影响,并将计算结果与平均流量模型计算的结果和已有的实验结果进行了比较.结果表明:各种形貌下,轮轨黏着系数都随速度的增大而减小,其中菱形的黏着系数大于横纹的,而横纹的黏着系数又大于纵纹的,影响黏着系数的主要因素是固体接触压力与总压力之比.在轮轨点接触椭圆率k<1时,接触区的侧流效应不可忽略,用平均流量模型计算会导致谬误.