실물 시험기를 이용한 슬립율 변화에 따른 차륜-레일 구름접촉 손상특성 분석

초록

실물 차륜-레일 구름접촉시험기를 이용하여 슬립율 변화에 따른 구름접촉 손상을 시험하고 분석하였다. 시험조건은 구름접촉피로가 발생할 때와 발생하지 않을 때로 구분하였고, 구름접촉피로 발생에 대한 조건의 계산은 shakedown map을 사용하였다. 하중계수(load factor)는 일정하게 유지하고 슬립율을 변화하여 접선력 계수가 변화하도록 시험을 세팅하였다. 시험편은 고속철도 차륜시험편(시험편 직경 φ300)과 UIC60 레일륜(시험편 직경 φ300)으로 수직하중 및 횡방향 하중을 적용하여 수행하였다. 시험결과 슬립율이 커질 경우 슬립율이 작을 때와 비교하여 확연하게 접촉표면 손상이 조기에 발생하였을 뿐만 아니라 급속하게 진전되었고, 이 결과로부터 접촉표면의 손상을 저감하기 위하여 슬립율의 제어가 효과적임을 알 수 있었다. 슬립율이 낮을 때 접촉면의 경도는 시험전, 후 큰 차이가 발생하지 않았지만, 슬립율이 클 때 접촉면의 경도는 시험전보다 시험 후 약 30∼40 % 증가하였고, 이것은 접선방향 트랙션에 의한 소성변형 및 표면경화가 발생하였기 때문인 것으로 판단되었다.