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强风沙环境下轮轨滚动磨损与损伤性能研究

随着我国沙区铁路的高速发展，铁路风沙危害问题日益突出，目前关于强风沙环境中轮轨滚动磨损与损伤的规律尚不清楚。由于我国风沙危害具有显著的地域特征，主要有戈壁风沙环境和沙漠风沙环境，因此本文通过在实验室模拟强风沙环境对不同蠕滑率下（0.4%~9%）的轮轨滚动磨损与损伤进行了初步研究，同时也进行了干态工况（无风沙环境）的试验。研究结果表明：黏着系数：随着蠕滑率的增加，戈壁沙工况呈逐渐上升的趋势，沙漠沙工况呈先上升后稳定再上升的趋势，而干态工况呈先上升后减少的趋势；轮轨系统总磨损率：总体上，干态工况>沙漠沙工况>戈壁沙工况，随着蠕滑率的增加，戈壁沙工况总体呈增加趋势，而沙漠沙工况和干态工况均呈先上升再下降的变化趋势，并且均在5%左右时达到峰值；轮轨损伤：两种风沙工况损伤较轻，并且当蠕滑率较小时（≤1%），轮轨表面出现了沿滚动方向均匀分布的压痕坑，而干态工况较为严重，随着蠕滑率的增加，三种工况下表面损伤均逐渐加重，同时表面氧化程度也逐渐增加；风沙环境下进入轮轨界面的沙粒在切向力和垂向力的共同作用下既绕自身发生旋转又向前滑动，同时也发生破碎，降低了轮轨直接接触区域的接触应力，导致相较于干态工况减轻了轮轨磨损。