Publication detail

Asperity-based model for prediction of traction in water-contaminated wheel-rail contact

KVARDA, D. GALAS, R. OMASTA, M. SHI, L.B. DING, H.H WANG, W.J. KŘUPKA, I. HARTL, M.

Czech title

Model využívající kontakt nerovností pro predikci tření ve vodou kontaminovaném kontaktu

English title

Asperity-based model for prediction of traction in water-contaminated wheel-rail contact

Type

journal article in Web of Science

Language

en

Original abstract

The wheel-rail contact is subjected to various environmental contaminations, while one of the most common is water. A numerical model has been used to evaluate friction in water-contaminated contact. The Greenwood and Tripp theory is used to calculate the load carried by asperities and liquid film. This model uses Kalker's simplified theory with an implemented third body layer to determine the frictional values of asperity contact and elastohydrodynamic theory for friction generated by liquid. The results are compared with experiments on two types of surface roughness. The results show the difference between elastic and plastic asperity deformation model, where the plastic model predicts more accurate transition in mixed lubrication regime. The plastic deformation model was used to predict traction curves.

Czech abstract

Kontakt kolo-kolejnice je vystaven různým znečištěním životního prostředí, přičemž jedním z nejběžnějších je voda. K vyhodnocení tření při kontaktu kontaminovaném vodou byl použit numerický model. Teorie Greenwood a Tripp je použita k výpočtu zatížení neseného nerovnostmi a kapalnovým filmem. Model používá Kalkerovu zjednodušenou teorii s implementovanou třetí vrstvou k určení hodnot tření kontaktů v nerovnostech a elastohydrodynamickou teorii pro tření generované kapalinou. Výsledky jsou porovnány s experimenty na dvou typech drsnosti povrchu. Výsledky ukazují rozdíl mezi modelem využivající čistě elastické a plastické deformace nerovností, kde plastický model předpovídá přesnější přechod v režimu smíšeného mazání. Model zahrnující plastické deformace byl použit k predikci trakčních křivek.

English abstract

The wheel-rail contact is subjected to various environmental contaminations, while one of the most common is water. A numerical model has been used to evaluate friction in water-contaminated contact. The Greenwood and Tripp theory is used to calculate the load carried by asperities and liquid film. This model uses Kalker's simplified theory with an implemented third body layer to determine the frictional values of asperity contact and elastohydrodynamic theory for friction generated by liquid. The results are compared with experiments on two types of surface roughness. The results show the difference between elastic and plastic asperity deformation model, where the plastic model predicts more accurate transition in mixed lubrication regime. The plastic deformation model was used to predict traction curves.

Keywords in Czech

Součinitel adheze; Voda; Nízká adheze; Tribologie kontaktu kola a kolejnice

Keywords in English

Adhesion coefficient; Water; Low adhesion; Rail–wheel tribology

Released

01.05.2021

Publisher

Elsevier

Location

Nizozemsko

ISSN

0301-679X

Volume

157

Number

5

Pages from–to

106900–106910

Pages count

11

BIBTEX


@article{BUT171618,
  author="Daniel {Kvarda} and Radovan {Galas} and Milan {Omasta} and Martin {Hartl} and Ivan {Křupka},
  title="Asperity-based model for prediction of traction in water-contaminated wheel-rail contact",
  year="2021",
  volume="157",
  number="5",
  month="May",
  pages="106900--106910",
  publisher="Elsevier",
  address="Nizozemsko",
  issn="0301-679X"
}