进入21世纪后我国处于经济高速增长的时期,经济的发展带动了我国的铁路建设。车轮与钢轨的摩擦是一个复杂的问题,它涉及到力学、化学、传热学等学科。我国的铁路正向高速重载的方向发展,这无疑对车轮与钢轨的摩擦性能提出了更高的要求。我们都知道列车的启动、制动以及正常行驶都是依靠车轮与钢轨的相互作用来实现的,作为影响轮轨摩擦性能的重要因素,轮轨摩擦系数的大小直接会影响机车制动力及牵引力的大小。列车在实际运行过程中,轮对的运动是十分复杂的,除了沿钢轨的蠕滑运动,还会存在横移和摇头运动,即沿钢轨横向、纵向滑动。需要注意的是,无论是轮对的纵向、横向滑动,还是列车启动时的蠕滑运动,车轮沿钢轨发生纯滑动的时间都是十分短暂的,即出现了瞬时滑动的现象。尤其在列车启动发生蠕滑的瞬间,滑动摩擦系数的大小直接影响车轮与钢轨间摩擦力的大小,对列车的牵引力和加速造成很大影响。列车制动时,随着车轮在钢轨上纯滑动,车轮接触点不变并且接触区域因热量叠加一直处于较高的温度,而钢轨的接触点在不断变化的,钢轨新的接触点温度要低于车轮接触点的温度,此时,轮轨接触区存在着温差。因此展开瞬时滑动状态下和温差状态下的轮轨摩擦系数试验研究具有很重要的意义。本文分别测定了轮轨摩擦副在常温和高温状态下的摩擦系数,得出的主要结论如下:(1)瞬时滑动状态下,滑动速度对动摩擦系数的影响较大,摩擦系数随速度的增加而缓慢降低;列车启动车轮发生蠕滑时,降低车轮的自旋速度,可以获得较大的摩擦系数,从而获得较大的牵引力,这对行车安全是有利的。(2)瞬时滑动状态下,载荷对摩擦系数影响较小;列车启动发生蠕滑时,增大列车的轴重,可以增大钢轨对车轮的摩擦力,从而使列车获得较大的牵引力,这对行车安全是有利的。(3)车轮试件温度、载荷、速度不变时,摩擦系数随钢轨温度呈现出阶段性变化,在钢轨温度分别为500℃、1000℃时出现了两个极点。(4)25℃至500℃阶段,钢轨温度对摩擦系数的影响较小,摩擦系数随钢轨温度的增加缓慢增大,其中轨温500℃时的摩擦系数最大为0.388。(5)500℃至1000℃阶段,钢轨温度对摩擦系数的影响相比第一阶段较大,摩擦系数随钢轨温度的增加而降低,其中钢轨温度为1000℃时的摩擦系数为0.256。(6)1000℃至1200℃阶段,钢轨温度对摩擦系数的影响较大,摩擦系数随钢轨温度的增加而急剧减小,其中钢轨温度为1200℃时的摩擦系数最小,为0.13。(7)温度对摩擦副摩擦系数的影响,主要体现在两方面:一、温度改变材料的机械性能和力学性能,从而对摩擦副的摩擦系数造成影响;二、温度的增加,改变了材料分子的活跃程度,加剧材料表面的氧化反应,进而影响氧化膜的生成速度,从而影响摩擦副的摩擦系数。