The influence of dry, rolling-sliding friction conditions on the wear of a rail steel mated with hardened tyre steel

• Autorzy: Witaszek M. , Bąkowski H.

Warianty tytułu

PL

Wpływ warunków współpracy na zużycie stali szynowej współpracującej z utwardzoną stalą obręczową przy suchym tarciu tocznym z poślizgiem

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Polish State Railways introduced recently hardening of some part of profile of wheel tyres, for some types of locomotives. The aim of it was to improve their wear resistance. But hardened wheels can influence the wear behaviour of rails. In this work the wear rate and mechanisms of rails mated with hardened wheels has been studied wit the aid of laboratory wear tests. The wear tests have been performed on an Amsler, twin disc testing machine. Their results enabled assessment of creep, pressure and rotating speed effect on the wear behaviour of rail steel grade 900A. The influence of creep in the tested range was the most significant. Its increase up to a critical value, which ranged from 3% to 4% (according to the applied pressure and speed), increased the wear rate over an order of magnitude. That growth was caused by a wear mechanism transition from contact fatigue to adhesion and cracking of highly deformed material beneath the contact surface. If slippage overstepped the critical value, wear rate dropped off because of oxidation of wearing surfaces. The influence of pressure and rotating speed on the studied wear rate was in tested span less significant than the one of creep. Heightening of a pressure increased the wear rate, since an intensification of the plastic deformation of material beneath the wearing surface and thus its cracking and wear debris formation. Rotating speed growth lowered wear rate since it intensified a frictional heating and rubbing surface oxidation.

PL

Wprowadzenie w ostatnim czasie, przez Polskie Koleje Państwowe, hartowania obręczy kół wybranych serii lokomotyw spowodowało podjęcie w niniejszej pracy badań zużywania szyn współpracujących z kołami o wysokiej twardości. Badania te przeprowadzono na stanowisku Amslera, w układzie rolka - rolka. Ich wyniki pozwoliły na ocenę wpływu poślizgu, nacisku i prędkości obrotowej na intensywność i wiodące mechanizmy zużywania próbek wykonanych ze stali szynowej gatunku 900A. Stwierdzono, że w badanym zakresie, wpływ poślizgu na tę intensywność jest najistotniejszy. Wzrost poślizgu od 0,3% do wartości krytycznej (3-4%) wywołuje jej zwiększenie się wskutek zmiany wiodącego mechanizmu zużywania ze zmęczenia stykowego na adhezję i doraźne pękanie silnie odkształconego materiału warstwy wierzchniej. Dalszy wzrost poślizgu, do 5%, wywołuje zmniejszenie się intensywności zużywania wskutek obecności tlenków na zużytej powierzchni. Zbadany wpływ nacisku i prędkości obrotowej próbek na intensywność zużywania próbek ze stali szynowej jest mniejszy niż poślizgu. Zwiększenie nacisku podwyższa intensywność zużywania, dzięki wzrostowi odkształcenia plastycznego materiału warstwy wierzchniej, sprzyjającemu jego dekohezji. Wpływ prędkości obrotowej jest przeciwny, z powodu intensyfikacji utleniania powierzchni roboczej, przeciwdziałającego adhezji.

Słowa kluczowe

EN

wear rate; wear mechanisms; rails; wheels; hardened flanges

PL

intensywność zużywania; mechanizmy zużywania; szyny; koła kolejowe; hartowane obrzeża

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2007
• Tom: nr 3-4
• Strony: 389--400
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Witaszek M.

autor

Bąkowski H.

• Silesian University of Technology, Departament of Vehicle Sernice. Z. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice,

Bibliografia

• 1. Tyflour W.R., Beynon J.H.: The effect of rolling direction reversal on the wear rate and wear mechanism of pearlitic steel. Tribology International, 27 (1994), 401-412.
• 2. Overkott F.: Hartowanie obrzeży obręczy zestawów kołowych i wagonów. Trakcja i Wagony, nr 4-5, 1983, 121-126.
• 3. Krassowski A.: Hartowanie powierzchni tocznych zestawów kołowych. Trakcja i Wagony, nr 4-5, 1984, 102-103.
• 4. M. Witaszek, K. Witaszek: Modellieren des Verschleißes von Eisenbahnrad- und Schienenstahl. Tribologie und Schmierungstechnik 5/2005, 27-31.
• 5. Markov D.: Laboratory tests for wear of rail and wheel steels. Wear, 181-183 (1995), 678-686.
• 6. Polański Z.: Planowanie doświadczeń w technice. PWN, Warszawa 1984.
• 7. Clayton P.: Predicting the wear of rails on curves from laboratory data. Wear, 181-3(1995), 11-19.
• 8. Bolton P.J., Clayton P.: Rolling-sliding wear damage in rail and tyre steels. Wear, 93 (1984), 145-165.
• 9. Lim S.C.: The relevance of wear - mechanism maps to mild - oxidational wear. Tribology International 35 (2002), 717-723.