钢轨砂带打磨磨粒微观接触与材料去除理论研究
发布时间：2021-12-11 03:36
钢轨打磨能够有效修复钢轨表面各种疲劳接触损伤和缺陷,改善轮轨匹配关系,提高列车运行平稳性和安全性,降低铁路运营成本。与传统钢轨砂轮刚性打磨方式相比,钢轨砂带打磨作为一种新型的打磨技术,依靠接触轮、砂带和钢轨三者之间复杂的接触作用实现钢轨表面材料去除。砂带打磨具有“弹性接触”特性,打磨过程中不易对钢轨表面产生伤损。然而,当前研究主要是将砂带和接触轮等效为一体来研究接触轮和钢轨之间的接触作用机理,忽略了砂带表面磨粒的形貌特征,严重制约了该打磨技术的实际工程应用。因此,本文将对钢轨砂带打磨磨粒微观接触和材料去除理论进行深入研究,并通过有限元仿真验证理论模型的正确性和有效性,主要研究内容为:通过基于白光共聚焦原理的三维表面轮廓仪测得砂带表面磨粒分布三维点云数据,根据砂带“静电植砂”工艺特点和国际表面纹理标准对磨粒参数特征进行提取,通过Matlab软件对提取的点云数据进行处理,生成系统能够识别的数据文件（.ibl）,再编写与Pro/Engineer的接口程序,在Pro/Engineer中完成真实参数特征的砂带形貌实体建模。根据弹塑性接触理论,建立砂带磨粒与钢轨之间静态接触力平衡方程,确定每个磨粒...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１钢轨表面各种损伤??Ｆｉｇ．?１－１?Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｙｐｅｓ?ｏｆ?ｒａｉｌ?ｄｅｆｅｃｔｓ?ｏｎ?ｔｈｅ?ｒａｉｌ?ｓｕｒｆａｃｅ??
获得了巨大的经济和社会效益。随着国内铁路建设里程的增加，钢轨打磨任务量急剧增加，钢轨打磨效率的提高急需解决。量资金，支持相关单位与国外的钢轨养护装备企业合作，国内有中车二七轨道交通装备有限公司、昆明中铁大型养路机械有重型机械有限公司等。这些企业通过技术引进和消化吸收，将备国产化，弥补了国内钢轨打磨装备及打磨技术的不足［７，８］。??轨打磨装备中一般使用的是砂轮对钢轨进行打磨，但砂轮打磨，打磨过程中容易对钢轨造成伤害。相比砂轮打磨，砂带打磨是行作业的新型打磨技术，由于接触轮橡胶层和砂带基材的弹性“柔性接触”，不仅能够减少对钢轨的伤害，单向火花更容易收污染，更具有环保性。这一新型打磨技术的原理如图１＿２所示。过在接触轮轴端面上施加打磨压力，将砂带与钢轨廓形面紧紧效接触磨粒直接与钢轨廓形面相接触，砂带高速运动去除钢轨的廓形是由不同的曲率组成，为了实现对钢轨轮廓的包络性打面不同位置、不同弧段定量进行打磨［９］。??接触轮?橡胶层
?＾???表面磨粒决定的大小不一、形态各异的微观接触区域的集合（如图１－３?ｂ）所示）。??同时，随着打磨过程中时间的推移，砂带表面磨粒不断发生磨损，导致各接触区??域和接触应力时刻动态变化。认清砂带打磨钢轨过程中砂带表面有效接触磨粒与??钢轨表面之间这一复杂多变行为，对于建立更为准确、符合实际工况的材料去除??模型至关重要。??接触轮?橡胶层??
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速铁路钢轨打磨技术的发展现状与展望[J]. 樊文刚,刘月明,李建勇. 机械工程学报. 2018(22)
[2]基于弹性赫兹接触的钢轨砂带打磨材料去除建模研究[J]. 樊文刚,刘月明,王文玺,李建勇,王荣全. 机械工程学报. 2018(15)
[3]基于内凹型接触轮的钢轨砂带打磨静态接触行为与仿真研究[J]. 樊文刚,程继发,吴月峰,李建勇,宋晓阳. 机械工程学报. 2018(14)
[4]波浪型面钢轨砂带打磨时变接触行为与仿真研究[J]. 樊文刚,程继发,吕洪宾,李建勇,宋晓阳. 机械工程学报. 2018(04)
[5]单磨头打磨钢轨廓形的仿真分析[J]. 邱俊兴,许玉德,卢野,沈坚锋,李凤煜. 华东交通大学学报. 2017(01)
[6]面向钢轨砂带打磨的砂带磨耗过程建模[J]. 王文玺,李建勇,樊文刚,何喆. 西南交通大学学报. 2017(01)
[7]砂带三维表面形貌特征量化评价方法[J]. 王文玺,李建勇,樊文刚,刘月明. 华南理工大学学报(自然科学版). 2016(12)
[8]钢轨打磨技术现状和发展趋势[J]. 刘月明,李建勇,蔡永林,聂蒙. 中国铁道科学. 2014(04)
[9]钢轨打磨车打磨力波动抑制方法研究[J]. 段小龙,胡军科,方健康,彭克立. 铁道科学与工程学报. 2014(02)
[10]钢轨打磨接触线模型研究[J]. 智少丹,李建勇,樊文刚,沈海阔,王恒. 铁道学报. 2013(10)
硕士论文
[1]面向高铁波磨消除的高速开式砂带打磨小车设计与优化[D]. 吴月峰.北京交通大学 2018
[2]基于非均匀磨削层的钢轨砂带磨削能力与打磨模式研究[D]. 龚昇.北京交通大学 2018
[3]基于虚拟样机的高铁钢轨闭式砂带打磨小车设计与优化[D]. 王立峰.北京交通大学 2017
[4]钢轨砂带打磨接触轮作用机理与参数优化研究[D]. 宋晓阳.北京交通大学 2017
[5]面向钢轨打磨的砂带磨削过程建模与实验研究[D]. 王荣全.北京交通大学 2016
本文编号：3533940
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１钢轨表面各种损伤??Ｆｉｇ．?１－１?Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｙｐｅｓ?ｏｆ?ｒａｉｌ?ｄｅｆｅｃｔｓ?ｏｎ?ｔｈｅ?ｒａｉｌ?ｓｕｒｆａｃｅ??
获得了巨大的经济和社会效益。随着国内铁路建设里程的增加，钢轨打磨任务量急剧增加，钢轨打磨效率的提高急需解决。量资金，支持相关单位与国外的钢轨养护装备企业合作，国内有中车二七轨道交通装备有限公司、昆明中铁大型养路机械有重型机械有限公司等。这些企业通过技术引进和消化吸收，将备国产化，弥补了国内钢轨打磨装备及打磨技术的不足［７，８］。??轨打磨装备中一般使用的是砂轮对钢轨进行打磨，但砂轮打磨，打磨过程中容易对钢轨造成伤害。相比砂轮打磨，砂带打磨是行作业的新型打磨技术，由于接触轮橡胶层和砂带基材的弹性“柔性接触”，不仅能够减少对钢轨的伤害，单向火花更容易收污染，更具有环保性。这一新型打磨技术的原理如图１＿２所示。过在接触轮轴端面上施加打磨压力，将砂带与钢轨廓形面紧紧效接触磨粒直接与钢轨廓形面相接触，砂带高速运动去除钢轨的廓形是由不同的曲率组成，为了实现对钢轨轮廓的包络性打面不同位置、不同弧段定量进行打磨［９］。??接触轮?橡胶层
?＾???表面磨粒决定的大小不一、形态各异的微观接触区域的集合（如图１－３?ｂ）所示）。??同时，随着打磨过程中时间的推移，砂带表面磨粒不断发生磨损，导致各接触区??域和接触应力时刻动态变化。认清砂带打磨钢轨过程中砂带表面有效接触磨粒与??钢轨表面之间这一复杂多变行为，对于建立更为准确、符合实际工况的材料去除??模型至关重要。??接触轮?橡胶层??
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速铁路钢轨打磨技术的发展现状与展望[J]. 樊文刚,刘月明,李建勇. 机械工程学报. 2018(22)
[2]基于弹性赫兹接触的钢轨砂带打磨材料去除建模研究[J]. 樊文刚,刘月明,王文玺,李建勇,王荣全. 机械工程学报. 2018(15)
[3]基于内凹型接触轮的钢轨砂带打磨静态接触行为与仿真研究[J]. 樊文刚,程继发,吴月峰,李建勇,宋晓阳. 机械工程学报. 2018(14)
[4]波浪型面钢轨砂带打磨时变接触行为与仿真研究[J]. 樊文刚,程继发,吕洪宾,李建勇,宋晓阳. 机械工程学报. 2018(04)
[5]单磨头打磨钢轨廓形的仿真分析[J]. 邱俊兴,许玉德,卢野,沈坚锋,李凤煜. 华东交通大学学报. 2017(01)
[6]面向钢轨砂带打磨的砂带磨耗过程建模[J]. 王文玺,李建勇,樊文刚,何喆. 西南交通大学学报. 2017(01)
[7]砂带三维表面形貌特征量化评价方法[J]. 王文玺,李建勇,樊文刚,刘月明. 华南理工大学学报(自然科学版). 2016(12)
[8]钢轨打磨技术现状和发展趋势[J]. 刘月明,李建勇,蔡永林,聂蒙. 中国铁道科学. 2014(04)
[9]钢轨打磨车打磨力波动抑制方法研究[J]. 段小龙,胡军科,方健康,彭克立. 铁道科学与工程学报. 2014(02)
[10]钢轨打磨接触线模型研究[J]. 智少丹,李建勇,樊文刚,沈海阔,王恒. 铁道学报. 2013(10)
硕士论文
[1]面向高铁波磨消除的高速开式砂带打磨小车设计与优化[D]. 吴月峰.北京交通大学 2018
[2]基于非均匀磨削层的钢轨砂带磨削能力与打磨模式研究[D]. 龚昇.北京交通大学 2018
[3]基于虚拟样机的高铁钢轨闭式砂带打磨小车设计与优化[D]. 王立峰.北京交通大学 2017
[4]钢轨砂带打磨接触轮作用机理与参数优化研究[D]. 宋晓阳.北京交通大学 2017
[5]面向钢轨打磨的砂带磨削过程建模与实验研究[D]. 王荣全.北京交通大学 2016
本文编号：3533940
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