鋼軌打磨是一種鐵路鋼軌廣泛應(yīng)用且經(jīng)濟的維護技術(shù)。在鋼軌打磨過程中,砂輪與鋼軌之間的相互作用非常復(fù)雜,影響打磨效果及打磨效率。因此,開展鋼軌打磨過程中鋼軌材料去除行為研究,對優(yōu)化鋼軌打磨參數(shù)、提升打磨效率具有重要的指導(dǎo)意義和工程價值。本文基于簡化后的虛擬砂輪模型,建立了鋼軌打磨三維有限元仿真模型,根據(jù)鋼軌打磨模擬試驗所得試驗數(shù)據(jù),利用DEFORM-3D有限元軟件仿真模擬了鋼軌打磨過程,分析了不同打磨參數(shù)（打磨轉(zhuǎn)速、進給速度和打磨深度）、不同軌面（R300、R80和R13）、不同打磨遍數(shù)與打磨方向?qū)︿撥壊牧先コ袨榈挠绊?同時對頻域內(nèi)的磨削力進行了分析。仿真結(jié)果與現(xiàn)場和試驗結(jié)果吻合,表明使用本文仿真模型預(yù)測打磨結(jié)果的可行性。論文研究得出的主要結(jié)論如下:（1）隨砂輪轉(zhuǎn)速增加,磨削力、磨削力比、磨削比以及表面粗糙度均呈下降趨勢,而鋼軌打磨量和砂輪磨損量均有所上升,且鋼軌材料塑性去除的趨勢增強。法向磨削力始終大于切向磨削力和縱向磨削力;磨削力、磨削力比、磨削比及表面粗糙度的變化趨勢同砂輪進給速度呈正相關(guān),而打磨量、砂輪磨損量的變化趨勢同砂輪進給速度呈負相關(guān),且鋼軌材料的去除隨進給速度的增加趨于脆... 

【文章來源】： 張沭玥 西南交通大學(xué)

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

八縱八橫高鐵網(wǎng)現(xiàn)如今，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們對于單次運輸量的要求越來越大，鐵路系統(tǒng)在向

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第2頁圖1-1八縱八橫高鐵網(wǎng)現(xiàn)如今，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們對于單次運輸量的要求越來越大，鐵路系統(tǒng)在向解決運輸時間問題的高速鐵路發(fā)展的同時需要向重載鐵路方向發(fā)展。重載鐵路是指列車牽引重量、軸重和線路年運量達到相應(yīng)標準的運輸線路[8]，由于采用增加軸重及單列編組長度的運輸方式，牽引能耗顯著降低，機車車輛數(shù)量、維護成本和設(shè)備占用時間減少，進而提升了機車車輛的運行效率及鐵路線路的運能，因而重載鐵路己逐步成為鐵路貨運發(fā)展的方向[9]。重載鐵路運輸技術(shù)體系在美國、加拿大、澳大利亞等資源豐富、幅員遼闊且煤炭與礦石運量居多的國家已較為成熟[10]。在運輸量和運輸密度方面，中國的重載鐵路運輸技術(shù)處于世界前列，其發(fā)展經(jīng)歷了四個主要階段：開通重載列車，對既有線進行改造；開通5000t重載混編列車，改造繁忙干線；開通重載單元列車，新建大秦鐵路(圖1-2)；于大秦鐵路開通20000t列車[11]。在符合中國重載鐵路發(fā)展具體情況的前提下，中國重載技術(shù)提高了車輛的軸重和貨運能力，使中國重載鐵路向大運量方向發(fā)展[12]。圖1-2大秦鐵路高速和重載是我國鐵路跨越式發(fā)展戰(zhàn)略中鐵路運輸?shù)陌l(fā)展方向，然而鐵路的高速化和重載化的迅猛發(fā)展也對鐵路部門提出了一系列挑戰(zhàn)，其中輪軌接觸問題是一重點挑戰(zhàn)，直接影響其運行的穩(wěn)定性、安全性以及舒適性[13-15]。在鐵路列車行進過程中，

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第3頁除了受到溫度、制動力等之外，鋼軌在極小的輪軌接觸區(qū)域中將受到巨大且復(fù)雜的作用力，以及各作用力引起的剪切、扭曲等現(xiàn)象。隨著鐵路軸重的增加和高速鐵路運行速度的加快，鋼軌將產(chǎn)生一系列的傷損形式，較常見的有軌角斜裂紋、表面斜裂紋、焊縫飛邊、波磨等(圖1-3)，直接影響到鐵路運輸?shù)陌踩砸约拜嗆壥褂脡勖�。在軌道線路現(xiàn)場維護作業(yè)中，為有效地預(yù)防鋼軌波磨、控制鋼軌的磨耗、疲勞傷損、型面、平順度及軌面裂紋擴展等，常用的鋼軌維護方法主要有兩種：一是定期更換鋼軌，二是利用鋼軌打磨列車的往復(fù)打磨作用。定期更換鋼軌成本高、機械化程度低且會影響鐵路線路運營，不利于可持續(xù)發(fā)展，而鋼軌打磨成本低、重復(fù)操作性強、可有針對性地打磨，現(xiàn)已成為世界公認的最有效的鋼軌表面修復(fù)方式[4]。(a)波磨(b)表面斜裂紋(c)軌角斜裂紋(d)焊縫飛邊圖1-3鋼軌表面損傷1.2鋼軌打磨技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀鋼軌打磨過程中，打磨砂輪跟隨打磨列車沿鋼軌縱向行進，繞其幾何中心的高速旋轉(zhuǎn)使得磨粒能夠切除鋼軌表面上與之相接觸的材料，其工作原理與磨削加工中的端

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]考慮磨削過程的鋼軌打磨小車動力學(xué)行為研究[J]. 張科元,林強,王文健,郭俊,劉啟躍.  鐵道學(xué)報. 2016(06)
[4]基于多顆磨粒隨機分布的虛擬砂輪建模及機床-工藝交互仿真（英文）[J]. Xiang-lei ZHANG,Bin YAO,Wei FENG,Zhi-huang SHEN,Meng-meng WANG.  Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2015(11)
[5]基于容腔調(diào)節(jié)的鋼軌打磨壓力控制系統(tǒng)[J]. 聶蒙,李建勇,沈海闊.  西南交通大學(xué)學(xué)報. 2015(05)
[6]高速精密磨削9CrWMn冷作模具鋼的磨削力和比磨削能[J]. 王艷,徐九華,楊路.  光學(xué)精密工程. 2015(07)
[7]中國重載鐵路發(fā)展及技術(shù)標準[J]. 李慶生,孫海富.  工程建設(shè)標準化. 2015(04)
[8]基于磨粒切削模型的鋼軌打磨機理研究[J]. 智少丹,李建勇,劉月明,聶蒙.  中國鐵道科學(xué). 2015(01)
[9]陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪磨損與磨削比的研究[J]. 盧海燕,曹碩生,申其芳,伍麗峰.  機床與液壓. 2014(23)
[10]國外重載鐵路運輸進展與我國重載鐵路運輸分析[J]. 卓卉.  中國煤炭. 2014(S1)

碩士論文
[1]基于虛擬砂輪建模的打磨轉(zhuǎn)速對鋼軌打磨磨削行為影響[D]. 商維.西南交通大學(xué) 2017
[2]鋼軌打磨過程中鋼軌溫度場及熱機應(yīng)力研究[D]. 張子輿.西南交通大學(xué) 2017
[3]基于MATLAB的60kg/m鋼軌打磨模式優(yōu)化設(shè)計[D]. 林強.西南交通大學(xué) 2016
[4]基于鋼軌打磨實驗的磨削力影響因素仿真與實驗研究[D]. 韓永超.西南交通大學(xué) 2016
[5]打磨轉(zhuǎn)速與磨石粒度對鋼軌材料去除行為影響研究[D]. 顧凱凱.西南交通大學(xué) 2015
[6]鋼軌打磨參數(shù)對打磨量影響與打磨模式研究[D]. 何娟娟.北京交通大學(xué) 2014
[7]高鐵鋼軌打磨砂輪磨損及在線檢測技術(shù)研究[D]. 肖旭.浙江工業(yè)大學(xué) 2012
[8]超高速陶瓷CBN砂輪磨損仿真研究[D]. 李健.東北大學(xué) 2011
[9]鋼軌打磨形面研究[D]. 周亮節(jié).西南交通大學(xué) 2010
[10]基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法對工程陶瓷磨削力建模的研究[D]. 周會娜.天津大學(xué) 2007



本文編號：3540101