轮轨接触蠕滑.doc

赫兹接触理论
假设:①接触区发生小变形。②接触面呈椭圆形。③相接触的物体可被看作是弹性半空间,接触面上只作用有分布的垂直压力。当接触面附近的物体表面轮廓近似为二次抛物面,且接触面尺寸远比物体尺寸和表面的相对曲率半径小时,由赫兹理论可得到与实际相符的结果。在赫兹接触问题中,由于接触区附近的变形受周围介质的强烈约束,因而各点处于三向应力状态,且接触应力的分布呈高度局部性,随离接触面距离的增加而迅速衰减。此外,接触应力与外加压力呈非线性关系,并与材料的弹性模量和泊松比有关。
实际工程中的很多接触问题并不满足赫兹理论的条件。例如,接触面间存在摩擦时的滑动接触,两物体间存在局部打滑的滚动接触,因表面轮廓接近而导致较大接触面尺寸的协调接触,各向异性或非均质材料间的接触,弹塑性或粘弹性材料间的接触,物体间的弹性或非弹性撞击,受摩擦加热或在非均匀温度场中的两物体的接触等。
在讨论弹性接触问题时,一般假定:
(1)接触系统由两个相互接触的物体组成,它们间不发生刚体运动;
(2)接触物体的变形是小变形,接触点可以预先确定,接触或分离只在两物体可能接触的相应点进行;
(3)应力、应变关系取线性;
(4)接触表面充分光滑;
(5)不考虑接触面的介质(如润滑油)、不计动摩擦影响。
轮轨蠕滑
指具有弹性的钢质车轮在弹性的钢轨上一定速度滚动时,在车轮与钢轨的接触面间产生相对微小滑动。
Carter理论
Carter在研究时就假定车轮为一圆柱休,而钢轨则为一厚板,并且进一步认为车轮半径远比接触面积的周长要大得多,于是,这一问题可处理成为一无限弹性介质被一平面所约束,在该平面上存在着局部压力分布与切向力。同时应用半空间的假定,只研究其纵向蠕滑率。
Carter定义的纵向蠕滑率和横向蠕滑率如下:
其属于二维滚动接触理论的研究。
Johnson与Vermeulen理论:
1958年,Johnson将Carter的两维理论延伸到三维,研究含有纵向和横向蠕滑,没有自旋的情形。1964年,Johnson和Vermeulen又将光滑的半空间理论引入研究没有自旋的纯蠕滑工况。传递切向力的两滚动体之间接触表面不对称地分为两个不同的区域——滑动区和黏着区。
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