一种新型LM车轮与60kg/m钢轨的磨损试样

技术领域

本发明涉及一种新型LM车轮与60kg/m钢轨的磨损试样。

背景技术

随着列车向重载高速方向发展，钢轨磨损成了铁路运输中存在的主要问题之一，由于轮轨几何型面因素等，车轮相对钢轨不仅作刚性滚动,而且轮轨之间还存在横向、纵向微滑动和自旋运动,随着列车轴重、速度、曲线半径等运行状态的变化，还会导致轮轨接触处的局部弹性和塑性变形，现有的滚动接触理论等很难精确评估轮轨复杂的三维滚动接触摩擦磨损问题，因此需要进行大量的试验研究,以获得可靠的结果。

多年来，国内外研制出多种以实物轮轨作为试样的摩擦学模拟试验机模拟实际工况条件，较精确地反映出轮轨摩擦磨损的过程，但投资和占地面过大，数量很少，费用很高，所以绝大多数研究轮轨磨损性能都是将轮轨材料加工成符合《GB/T 12444-2006金属材料磨损试验方法试环-试块滑动磨损试验》的环-环或环-块小比例磨损试样，在磨损磨损试验机上试验。现有的环-环或环-块小比例磨损试样只能单纯模拟轮轨滚动和滑动摩擦磨损，不能模拟轮轨实际工况下复杂的三维滚动接触摩擦磨损，更不能模拟弯道实际工况，因此需要设计一种新型轮轨磨损试样进行磨损试验，以更精确评估轮轨的磨损。实样验变化如图1。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型LM车轮与60kg/m钢轨的磨损试样，满足精确反应轮轨实际工况条件下轮轨接触关系和磨损试验研究的需求，提供一种结构为实物LM车轮和60kg/m钢轨型面形状，满足在磨损试验机上装配，并可进行磨损试验的轮轨磨损试样，使轮轨试验接触关系更接近实际工况，使轮轨磨损实验结果更加准确。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种新型LM车轮与60kg/m钢轨的磨损试样，主样采用试验钢轨材料制作，接触面采用60kg/m钢轨的型面形状，配样采用LM车轮材料制作，外形采用LM车轮的型面形状，曲线线路上车轮轮缘贴靠钢轨时形成共形接触。

进一步的，LM车轮试样尺寸为￠40mm×19.3mm的圆环，钢轨试样尺寸为￠40mm×10.1mm的圆环。

进一步的，所述磨损试样用于模拟直道轮轨关系。

进一步的，所述磨损试样用于模拟不同曲率半径的弯道轮轨关系和磨损情况。

进一步的，所述磨损试样与磨损试验机装配中心孔与试验机配套，通过施加垂向力和侧向力，模拟列车直道和弯道的轮轨磨损。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

1、本发明的磨损试样比《GB/T 12444-2006金属材料磨损试验方法试环-试块滑动磨损试验》规定的试样更能反映轮轨三维接触和磨损关系，使磨损试验更接近在线路工况。

2、本发明的磨损试样可在小型磨损试验机上模拟LM车轮和60kg/m钢轨的磨损，即可用于LM车轮的磨损试验，也可用于60kg/m钢轨的磨损试验。比在实物轮轨摩擦学模拟试验机试验，费用低90％，

3、《GB/T 12444-2006金属材料磨损试验方法试环-试块滑动磨损试验》规定的只有施加垂向力的基础上，增加了施加侧向里的功能，不仅可以模拟直道轮轨关系，还可以模拟不同曲率半径的弯道轮轨关系和磨损情况，使试验数据更全面，更贴近铁路运行的实际工况。

附图说明

下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

图1为现有环-环磨损试样与本发明磨损试样的变化示意图；

图2为LM车轮面型及尺寸示意图；

图3为60kg/m钢轨轨头的廓型及尺寸示意图；

图4为LM车轮磨损试样面型及尺寸；

图5为60kg/m钢轨试样廓型及尺寸；

图6为车轮和钢轨磨损试样装配示意图。

具体实施方式

如图1至6所示，一种新型LM车轮与60kg/m钢轨的磨损试样，本发明根据我国铁路运输最普遍使用的LM车轮面型和60kg/m钢轨轨头的廓型(实物LM车轮面型及尺寸如图2，实物60kg/m钢轨轨头的廓型及尺寸如图3)，按照实物等比例缩小,LM车轮试样尺寸为￠40mm×19.3mm的圆环，钢轨试样尺寸为￠40mm×10.1mm的圆环(LM车轮磨损试样及尺寸如图4，60kg/m钢轨轨头的磨损试样及尺寸如图5，外形如图6)。

按照图4和图5的形状和尺寸加工磨损试样，LM车轮试样尺寸为￠40mm×19.3mm的圆环，钢轨试样尺寸为￠40mm×10.1mm的圆环，中心与磨损试验机装配中心孔与试验机配套。

根据试验需要加载试验力进行磨损试验。

本发明的原理：

我国铁路的轮轨有多种型面，但共同目标都是为了改善轮轨接触关系，使直线线路钢轨上的轮轨接触光带居中，曲线线路上车轮轮缘贴靠钢轨时形成共形接触，从而减少轮轨接触应力，减少磨损、剥离掉块和疲劳核伤等损伤，改善车辆动力学性能，提高铁路运输的安全性和延长轮轨使用寿命。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。