基于虚拟砂轮的钢轨打磨温度场研究

基于现场钢轨打磨作业方式,建立符合真实砂轮特征的虚拟砂轮,进而建立钢轨打磨过程砂轮-钢轨模型。运用有限元软件DEFORM仿真打磨过程中的钢轨温度场变化,分析钢轨上节点温度的变化规律,并研究不同打磨参数(包括打磨深度、进给速度、砂轮转速)对打磨温度的影响。研究结果表明:钢轨打磨过程中,钢轨经历砂轮的两次打磨作用,磨削区域温度继续升高,热影响区会进一步扩大。钢轨节点温度迅速升高过程中会经历一个小幅降低,然后继续升高达到温度最高点之后再逐渐降低。打磨参数对打磨温度有明显影响,当打磨深度从10μm增加到70μm时,钢轨最高温度从330℃升高至529℃;当进给速度从5 km/h增加至20 km/h时,钢轨最高温度从663℃降低至407℃;当砂轮转速从2000 r/min增加至3800 r/min时,钢轨最高温度从353℃升高至445℃。     

基于弹性赫兹接触的钢轨砂带打磨材料去除建模研究

为揭示钢轨砂带打磨材料去除机理,针对接触轮-钢轨曲面接触和砂带表面磨粒尺寸、位置随机特点,基于弹性赫兹接触理论,分析接触轮-钢轨宏观接触区域状态,获得接触面积和名义接触压力分布;结合砂带表面磨粒出刃高度分布统计学模型与单颗磨粒微观受力分析,获得单位面积打磨压力与磨粒最大切入深度关系;综合考虑磨粒出刃高度、磨粒外形、磨粒密度、砂带旋转速度、行车作业速度、打磨压力、接触轮硬度以及接触轮与钢轨之间的相对主曲率等多项参数,最终建立钢轨砂带打磨材料去除深度数学模型和材料去除量数学模型。试验结果表明,材料去除深度与材料去除量预测值同试验结果的最大偏差分别为3.6%和11.95%,验证了上述模型的正确性和有效性。     

钢轨打磨车单个砂轮打磨量研究

针对目前钢轨打磨车不能精确作业的问题,设计并搭建了钢轨打磨车单个砂轮打磨试验台,并在试验台上进行了大量试验,获取了大批试验数据,通过分析单个砂轮打磨能力与打磨车作业速度、电流值之间的量化关系,验证试验台数据的有效性。同时,单个砂轮打磨量数据的积累,为打磨车实现精确化、智能化打磨奠定了基础。     

钢轨打磨列车专用砂轮

由郑州白鸽（集团）股份有限公司近期试制成功的钢轨打磨列车专用砂轮,通过了河南省科技厅组织的专家鉴定。鉴定认为该产品已达到国内领先水平。 钢轨打磨列车专用砂轮的成功研制,将改变我国从２０世纪９０年代以来一直采用由美国独家生产该产品的状况,克服铁路钢轨经过火车反复碾压后产生的磨损、肥边、表面不平等缺陷,为我国在此类产品方面替代进口,节约外汇打下了良好基础。钢轨打磨列车专用砂轮     

基于三点法的高铁钢轨打磨砂轮磨损检测仿真

针对高速铁路钢轨打磨过程中存在砂轮磨损问题,深入研究了钢轨打磨过程和砂轮磨损检测,提出了采用自为基准的三点法对钢轨打磨砂轮的磨损进行间接测量,建立了三点法测量的数学模型,对三点法测量的影响因素和测量方案进行了仿真,并对仿真结果进行了分析,为测量小车的制作和测量方案的选取提供了依据。最后,对表示钢轨打磨前、后表面的两条正弦曲线进行了仿真测量,验证了三点法测量钢轨打磨砂轮磨损的可行性。仿真结果表明,该砂轮磨损检测方法是可行的,测量方案的稳定性明显。     

钢轨砂带打磨与砂轮打磨综合性能对比实验研究

基于自主研发的锂电驱动钢轨砂带打磨机和砂轮打磨机,以60N型钢轨廓形作为实验对象,全面对比了新型钢轨砂带打磨技术和传统砂轮打磨技术的性能。结果表明：当打磨压力在45～75 N范围内时,砂带打磨的材料去除率约为砂轮打磨的15～30倍,而当压力增大到90 N时,砂带打磨的材料去除率高达砂轮打磨的102倍;砂带打磨的振动加速度、噪声和能耗均小于砂轮打磨;砂带打磨切屑为带状,而砂轮打磨则表现为高温熔融状,同时当打磨压力增大到105 N时,砂轮打磨后钢轨表面会出现发蓝现象,而砂带打磨不会;此外,砂带打磨的横向表面粗糙度大于砂轮打磨,最高可达8μm,但满足中国铁路钢轨养护要求的最大值10μm。综上,钢轨砂带打磨技术在材料去除率、振动、噪声、能耗和温度等方面显著优于传统砂轮打磨技术,预期将成为工程实际中解决钢轨严重病害问题的有效方法之一。     

钢轨CBN砂轮高速打磨试验台设计与试验研究

研制一种可模拟高速打磨实际工况的高速CBN砂轮打磨试验平台、该试验台可模拟砂轮纵向、垂向进给,并且可以实现±50°偏转,实现钢轨的正向、侧向的打磨。通过试验台模拟打磨试验验证了CBN砂轮高速打磨钢轨的可行性,并得出3#复合结合剂砂轮最适合高速打磨,最优打磨砂轮线速度70m/s^80m/s,最优下压力800N^1000N。     

基于凸多面体碰撞检测的虚拟砂轮建模研究

虚拟砂轮建模时大多采用包围球对磨粒进行碰撞检测,而包围球相互接触时凸多面体磨粒之间仍存在间隙,导致虚拟砂轮表面与实际砂轮表面差异较大,影响后续磨削过程仿真的准确性.针对这一问题,提出了一种基于凸多面体碰撞检测的虚拟砂轮建模方法.推导了砂轮表面磨粒随机位置的数学模型,基于凸多面体碰撞检测判断磨粒干涉状况,最终生成虚拟砂轮...     

考虑曲率匹配因素的钢轨砂带打磨宏观接触压力建模与仿真

钢轨砂带打磨过程本质上表现为接触轮、砂带和钢轨之间的复杂非线性接触作用,其接触应力计算是材料去除、磨削温升及砂带磨损建模研究的基础,然而现有面向内凹接触轮的接触模型并未考虑Hertz接触理论的适用性问题和"轮"轨曲率匹配所带来的影响。基于内凹接触轮曲率半径与钢轨廓形曲率半径的几何匹配特性,以及外部接触压力对接触轮橡胶层变形的影响,将钢轨砂带打磨宏观接触分为椭圆形接触、双三角形接触和马鞍形接触三种情况。通过将三维接触问题转化为外包薄层弹性橡胶的圆形刚体与刚性平面间的二维平面接触问题,建立考虑曲率匹配因素的钢轨砂带打磨接触区域边界和应力分布理论计算模型,并开展有限元仿真对比分析。结果表明,仿真模型和理论模型均可得到形态相吻合的椭圆形接触斑、双三角形接触斑和马鞍形接触斑,并且主要参量误差处于钢轨砂带打磨工况允许阈值内,较好地验证了所建理论模型的有效性。所提出的理论模型对现有模型进行了完善并为内凹接触轮钢轨砂带打磨材料去除建模奠定了理论基础。     

关于钢轨打磨列车打磨作业装置的研究

钢轨打磨列车作业装置是钢轨打磨列车打磨系统的核心部件,该装置通过液压系统、气动系统及电气系统,完成钢轨轨廓和波磨打磨工作,修整出满足列车运行的轨型,并延长钢轨使用寿命。     

钢轨打磨参数对打磨量影响与打磨模式研究

铁路行业的快速发展,为国民经济发展水平的不断提升带来了重要的保障作用。在此背景下,为了提高钢轨打磨作业效率,优化其打磨方式,需要注重钢轨打磨参数的合理设置,并注重这些参数对打磨量影响与打磨模式研究。实践过程中重视高效钢轨打磨模式的选择与使用,能够确定其打磨量、列车行驶速度、砂轮摆角等不同参数之间的关系,促使经过打磨处理后的钢轨能够达到列车安全运行的实际要求。基于此,本文就钢轨打磨参数对打磨量影响与打磨模式研究展开论述。     

基于数值建模的砂轮形貌仿真与测量

建立球形磨粒在空间随机运动的数学模型,提出创建三维砂轮数值模型的方法。提取仿真砂轮的表层磨粒以生成虚拟砂轮形貌,依据振动模型确定的磨粒中心坐标,将球形磨粒转化为不规则六面体进行统计分析。以单点金刚石笔为修整工具,建立修整模型并将其引入砂轮形貌生成过程之中。利用激光传感器测量实际砂轮形貌的磨粒分布规律,并将试验统计数据与同特征的仿真结果相比较,分析两结果之间的区别和联系。通过计算磨粒突出高度、磨粒间距等评价参数,讨论砂轮形貌修整前后的差异,测量和仿真的结果表明：在初始砂轮形貌中,磨粒突出高度呈正态分布,修整后则近似均匀分布,大部分磨粒间距分布在0.2～0.6 mm,为进一步探讨砂轮形貌对磨削工件的影响提供了依据。     

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

为揭示基于内凹型接触轮的钢轨砂带打磨静态接触行为,分析内凹型接触轮与钢轨接触几何关系,建立内凹型接触轮与钢轨宏观静态接触理论模型。采用Hertz接触理论对钢轨横截面和纵截面两方向微元积分,得到接触区域边界曲线函数和应力分布函数,获得打磨压力、接触轮直径等参量对接触区域形态和应力分布的影响规律。理论计算和有限元仿真结果表明,内凹型接触轮与钢轨接触区域是由四条曲线围成的封闭图形,与传统椭圆形接触区域差异显著;最大接触应力随打磨压力的增大而增大,随接触轮直径的增大而减小;仿真数据和理论计算数据基本吻合,验证理论模型的正确性和有效性。     

波浪型面钢轨砂带打磨时变接触行为与仿真研究

钢轨服役中由于受到复杂多变载荷冲击作用,表面纵向往往会形成具有一定长度和幅值的波浪形不平顺,导致对其打磨作业过程中,接触区域钢轨型面的实际等效曲率和法向接触压力均动态变化。为此,分析波浪型面钢轨砂带打磨的基本接触特性,基于弹性赫兹接触理论,建立包含时间、打磨压力、打磨进给速度、接触轮直径以及橡胶层厚度等参量的宏观时变接触理论模型,揭示任意时刻下更加符合客观实际的接触区域形态和接触应力分布变化规律。对三个典型不同时刻(分别靠近波峰、波谷和水平位置)进行理论和有限元仿真计算对比分析,结果表明在一定误差范围内理论值和模型值呈现较高程度吻合,验证了时变接触理论模型的正确性和有效性。     

钢轨打磨车辆曲线通过性能研究

由于钢轨打磨列车作业时运行速度低于一般曲线的设计速度,因此车辆在曲线上作业时会出现过超高现象。采用多体系统动力学软件Simpack建立钢轨打磨车辆的非线性模型,研究高速大半径和山区小半径两种线路工况下,曲线超高、半径和曲线通过速度对打磨车辆曲线通过性能的影响。结果表明:打磨车辆在曲线上作业时各项动力学指标均符合国家标准规定的限值;高速大半径线路工况下,曲线超高是影响打磨车辆曲线通过性能的主要因素;山区小半径线路工况下,曲线半径成为主要因素;打磨车辆作业速度对曲线通过性能影响不明显。     

用于铁轨维护的打磨砂轮

<正> 铁轨作为轨道交通的主要部件,与列车的车轮直接接触,其质量的好坏直接影响到行车的安全性和平稳性。因此,必须及时对铁轨损伤进行消除或修复,以避免影响轨道交通运行的安全。随着现代列车运输能力和时速的不断提高,对行车安全、平稳和乘车舒适性的要求也日趋严格。铁轨作为轨道交通的主要部件,与列车的车轮直接接触,其质量的好坏直接影响到行车的安全性和平稳性。受列车的动力作用、自然环境和铁轨本身     

钢轨打磨小车振动特性及其对打磨质量影响的研究

钢轨打磨小车是打磨列车进行打磨作业的主要执行机构,钢轨打磨小车工作时的振动状态会直接影响打磨质量。本文为探究钢轨打磨小车的振动特性及其对打磨质量的影响,分别在不同打磨速度和不同轨道波磨条件下进行了钢轨打磨小车的打磨实验,并对钢轨打磨小车在不同工况下的振动特性及打磨对钢轨不平顺质量的改善进行了现场测试。测试结果表明打磨小车在作业时的主要振动激励来源于砂轮与钢轨相互作用产生的振动,其频率与电机转子的旋转频率相同;随着打磨速度的增加,打磨小车各主要结构的振动幅值降低,且打磨后的钢轨不平顺质量有所提高;在具有波磨的轨道上进行打磨作业时,打磨小车各主要结构的振动幅值均高于在无波磨的轨道上打磨的幅值;当波磨的通过频率与打磨电机的激振频率吻合时,对钢轨打磨小车的振动和打磨后的钢轨不平顺质量均不利。     

虚拟机床建模与仿真

按照模块化设计的原理,从虚拟制造的角度对机床的结构进行抽象,分析了虚拟机床设计的各种约束关系,在此基础上,建立了虚拟机床的结构模型,讨论了在虚拟机床设计中需要研究的问题。     

基于Kriging插值方法的钢轨打磨温度预测

选取砂轮线速度和磨削速度为自变量、打磨温度为因变量,构建基于Kriging插值方法的钢轨打磨温度预测模型。预测结果发现:在同样的磨削速度下,当钢轨砂轮线速度增大后,其表面温度会随之上升;在同样的砂轮线速度下,如果磨削速度增大,则钢轨温度也会上升。钢轨所能达到的最高打磨温度是571.6℃,最低温度是429.8℃。该模型与测试结果的最大误差是4.5%,由此可以推断本研究构建的Kriging模型可以精确预测各打磨参数下的钢轨磨削温度。     

基于触摸屏的钢轨打磨机床测控系统设计

高速铁路的快速发展对无缝钢轨质量提出了更严格的要求,在无缝钢轨的加工过程中,钢轨焊接接头处的平直度修磨是一道重点工序.为提高无缝钢轨修磨后的质量,需确定统一的磨削基准.介绍了基于触摸屏的钢轨打磨机床测控系统设计方法,主要采用触摸屏与PLC控制相结合,利用直线逼近方法,实现磨削基准的确定.经测试表明,该系统能准确快速确定出钢轨焊接处修磨基准线,提高了无缝钢轨生产效率,具有十分重要的工程应用价值.