بررسي تماس چرخ و ريل در سامانه ريلي از ديدگاه خستگي و شكست

Investigation of the Fatigue and Fracture in the Wheel-Rail Contact

رشد صنعت حمل و نقل يكي از شاخص‌هاي مهمي است كه ميزان توسعه هر كشوري را به خوبي نشان مي‌دهد. چرخ فولادي راه‌آهن در محدوده عمر كاري خود به طورعمده حركت غلتشي وبه ندرت لغزشي بر روي ريل دارد. اين حركت غلتشي باعث مي‌شود كه هر نقطه از سطح چرخ در كسري از زمانِ يك دور غلتش كامل چرخ روي ريل، بارگذاري خستگي را تحمل نمايد. اين نوع خستگي را خستگي تماس غلتشي1 مي‌نامند كه با توجه به بارهاي اعمالي، ماهيت غيرخطي پديده تماس و غيرخطي بودن پروفيل تماس چرخ و ريل، خستگي از نوع چند محوره خواهد بود. RCF موجب آسيب‌هاي ناشي از ايجاد و رشد ترك‌هاي سطحي و زيرسطحي در چرخ و ريل مي‌شود. ترك‌هاي سطحي در تقابل با سايش به طورعمده از بين مي‌روند اما ترك‌هاي زير سطحي رشد كرده و منتج به شكست‌هاي عميق‌تر و سانحه‌خيزتر مي‌شوند. اين مقاله به بررسي پديده‌ خستگي تماس غلتشي، مكانيزم آسيب‌ها، پارامترهاي موثر جهت جلوگيري يا كنترل آنها و مطالعه اجمالي كارهاي گذشته مي‌پردازد.

Development of the transportation industry is one of the important indicators for the development of the countries. Railway steel wheels in their work life always roll and rarely slid on the rails. The rolling motion causes fatigue loading applied on each point of the wheel and rail surfaces. This is known as rolling contact fatigue (RCF) which is a multi-axial fatigue because of nonlinearity of the contact phenomenon as well as the wheel and rail profiles. RCF damages develop due to the initiation and propagation of the surface and subsurface cracks in the wheels and rails. Surface cracks mainly are removed in contrast with the wear but subsurface ones are propagated and concluded deeper fractures with more prone accident. This article investigates rolling contact fatigue phenomenon, its damage mechanisms, effective parameters in prevention and control of the RCF and reviews some researches about it.