本文關(guān)鍵詞：基于鋼軌打磨實(shí)驗(yàn)的磨削力影響因素仿真與實(shí)驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 鋼軌打磨 打磨轉(zhuǎn)速 砂輪粒度 打磨壓力 DEFORM-3D MATLAB

【摘要】：隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展以及人們對出行便捷性要求的提高,特別是“高速”、“重載”等重大方針的實(shí)施,都極大的促進(jìn)了鐵路的發(fā)展。然而,隨著鋼軌與車輪間的載荷傳遞越來越大,鋼軌病害比如波磨、壓潰、傷損等現(xiàn)象也越來越嚴(yán)重并逐漸成為制約鐵路發(fā)展的重要因素。鋼軌打磨是在保證安全的前提條件下已經(jīng)證實(shí)的最為經(jīng)濟(jì)有效的鋼軌表面維護(hù)和保養(yǎng)方法。在鋼軌打磨過程中鋼軌-砂輪界面存在著復(fù)雜的摩擦學(xué)行為,打磨磨削力受眾多因素的影響,研究打磨過程中影響磨削力的因素對于提高鋼軌打磨質(zhì)量、優(yōu)化打磨參數(shù)有著重要的指導(dǎo)意義。磨削加工是一種復(fù)雜的材料去除過程,鋼軌打磨可看作一個(gè)特殊的磨削加工過程。本文通過MATLAB分水嶺法對砂輪端面圖像處理,提取砂輪表面磨粒特征,主要包括砂輪表面磨粒面密度及表面磨粒分布規(guī)律,通過表面形貌儀對砂輪表面磨粒的突出高度數(shù)據(jù)采集并進(jìn)行測量分析,然后通過三維軟件建立不同粒度砂輪三維模型并通過有限元軟件DEFORM-3D軟件對磨削過程進(jìn)行仿真。在不同砂輪粒度、砂輪轉(zhuǎn)速及打磨壓力下,利用鋼軌打磨摩擦試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行鋼軌打磨實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了砂輪模型和磨削力仿真結(jié)果的有效性和正確性。論文研究得出的主要結(jié)論如下：(1)隨著打磨壓力、砂輪磨粒的增大,砂輪與工件(鋼軌)接觸面內(nèi)有效磨刃數(shù)的增多、單顆磨粒的未變形切屑厚度增大,磨削力也隨之增大。隨砂輪轉(zhuǎn)速的增大,單位時(shí)間內(nèi)參與磨削的磨粒增多,磨屑的未變形切削厚度減小,磨削力減小(2)通過建立不同粒度的砂輪模型,在不同打磨參數(shù)(打磨壓力、砂輪轉(zhuǎn)速、砂輪粒度)下對打磨過程進(jìn)行仿真分析；磨削力仿真結(jié)果隨打磨參數(shù)的變化規(guī)律和由實(shí)驗(yàn)所得打磨磨削力隨打磨參數(shù)的變化規(guī)律相同,證明了所構(gòu)建的砂輪模型的有效性。(3)將由積分法計(jì)算所得的鋼軌打磨磨削力結(jié)果及有限元法仿真所得的磨削力結(jié)果與實(shí)驗(yàn)所得磨削力結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)：有限元法仿真所得磨削力結(jié)果最大；積分法計(jì)算所得的磨削力結(jié)果最��；且有限元法仿真所得磨削力結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差較由積分法所得結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差要小。(4)根據(jù)磨削力仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比,基于最小二次法提出了仿真結(jié)果的修正系數(shù)；結(jié)果表明：修正后的仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差范圍控制在12%以內(nèi),更加符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
【關(guān)鍵詞】：鋼軌打磨 打磨轉(zhuǎn)速 砂輪粒度 打磨壓力 DEFORM-3D MATLAB
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG580.6
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-24
• 1.1 研究背景11-14
• 1.2 鋼軌打磨技術(shù)的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 鋼軌打磨原理14-15
• 1.2.2 鋼軌打磨分類15
• 1.2.3 鋼軌打磨設(shè)備15-16
• 1.3 磨削加工研究現(xiàn)狀16-22
• 1.3.1 磨削加工特點(diǎn)16-18
• 1.3.2 磨削力研究狀況18-22
• 1.4 論文研究意義及內(nèi)容22-24
• 1.4.1 研究意義22-23
• 1.4.2 研究內(nèi)容23-24
• 第2章 鋼軌打磨過程中磨削力數(shù)學(xué)模型24-33
• 2.1 單顆磨粒磨削力模型24-30
• 2.1.1 單顆磨粒物理模型24-25
• 2.1.2 單顆磨粒磨削過程仿真25-29
• 2.1.3 單顆磨粒磨削力數(shù)學(xué)模型29-30
• 2.2 磨削區(qū)域磨削力數(shù)學(xué)模型30-32
• 2.3 小結(jié)32-33
• 第3章 基于DEFORM的鋼軌打磨磨削力仿真研究33-49
• 3.1 DEFORM-3D軟件簡介33-35
• 3.2 砂輪三維模型構(gòu)建35-41
• 3.2.1 砂輪表面形貌數(shù)據(jù)提取35-39
• 3.2.2 砂輪三維模型建立39-41
• 3.3 鋼軌打磨磨削過程仿真41-46
• 3.3.1 砂輪與工件材料模型41-42
• 3.3.2 網(wǎng)格劃分及自適應(yīng)網(wǎng)格重劃42-43
• 3.3.3 刀屑分離準(zhǔn)則43-44
• 3.3.4 工件與砂輪接觸區(qū)域摩擦模型44-45
• 3.3.5 工件與砂輪接觸問題處理45-46
• 3.4 仿真結(jié)果分析46-48
• 3.4.1 磨削參數(shù)對磨削力的影響47-48
• 3.5 小結(jié)48-49
• 第4章 鋼軌打磨磨削力實(shí)驗(yàn)研究49-54
• 4.1 鋼軌打磨摩擦試驗(yàn)機(jī)49-50
• 4.1.1 試驗(yàn)機(jī)工作原理及介紹49-50
• 4.1.2 鋼軌打磨試驗(yàn)機(jī)主要用途50
• 4.2 模擬實(shí)驗(yàn)50-52
• 4.2.1 砂輪與鋼軌試樣材料50-51
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)參數(shù)51-52
• 4.3 鋼軌打磨實(shí)驗(yàn)結(jié)果52-53
• 4.4 小結(jié)53-54
• 第5章 鋼軌打磨磨削力結(jié)果對比分析54-62
• 5.1 磨削力結(jié)果及誤差分析54-57
• 5.2 基于最小二乘法修正系數(shù)的提出57-61
• 5.3 小結(jié)61-62
• 結(jié)論與展望62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文68

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本文編號(hào)：827090