本文關鍵詞：基于鋼軌打磨實驗的磨削力影響因素仿真與實驗研究

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【摘要】：隨著我國經濟的迅猛發(fā)展以及人們對出行便捷性要求的提高,特別是“高速”、“重載”等重大方針的實施,都極大的促進了鐵路的發(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、傷損等現象也越來越嚴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證實的最為經濟有效的鋼軌表面維護和保養(yǎng)方法。在鋼軌打磨過程中鋼軌-砂輪界面存在著復雜的摩擦學行為,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量、優(yōu)化打磨參數有著重要的指導意義。磨削加工是一種復雜的材料去除過程,鋼軌打磨可看作一個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據采集并進行測量分析,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軟件對磨削過程進行仿真。在不同砂輪粒度、砂輪轉速及打磨壓力下,利用鋼軌打磨摩擦試驗機進行鋼軌打磨實驗,驗證了砂輪模型和磨削力仿真結果的有效性和正確性。論文研究得出的主要結論如下：(1)隨著打磨壓力、砂輪磨粒的增大,砂輪與工件(鋼軌)接觸面內有效磨刃數的增多、單顆磨粒的未變形切屑厚度增大,磨削力也隨之增大。隨砂輪轉速的增大,單位時間內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(打磨壓力、砂輪轉速、砂輪粒度)下對打磨過程進行仿真分析；磨削力仿真結果隨打磨參數的變化規(guī)律和由實驗所得打磨磨削力隨打磨參數的變化規(guī)律相同,證明了所構建的砂輪模型的有效性。(3)將由積分法計算所得的鋼軌打磨磨削力結果及有限元法仿真所得的磨削力結果與實驗所得磨削力結果對比發(fā)現：有限元法仿真所得磨削力結果最大；積分法計算所得的磨削力結果最��；且有限元法仿真所得磨削力結果與實驗結果的誤差較由積分法所得結果與實驗結果的誤差要小。(4)根據磨削力仿真結果與實驗結果對比,基于最小二次法提出了仿真結果的修正系數；結果表明：修正后的仿真結果與實驗結果的誤差范圍控制在12%以內,更加符合實驗結果。
【關鍵詞】：鋼軌打磨 打磨轉速 砂輪粒度 打磨壓力 DEFORM-3D MATLAB
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 鋼軌打磨技術的研究現狀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 鋼軌打磨設備15-16
• 1.3 磨削加工研究現狀16-22
• 1.3.1 磨削加工特點16-18
• 1.3.2 磨削力研究狀況18-22
• 1.4 論文研究意義及內容22-24
• 1.4.1 研究意義22-23
• 1.4.2 研究內容23-24
• 第2章 鋼軌打磨過程中磨削力數學模型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 單顆磨粒磨削力數學模型29-30
• 2.2 磨削區(qū)域磨削力數學模型30-32
• 2.3 小結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 砂輪三維模型構建35-41
• 3.2.1 砂輪表面形貌數據提取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 網格劃分及自適應網格重劃42-43
• 3.3.3 刀屑分離準則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 仿真結果分析46-48
• 3.4.1 磨削參數對磨削力的影響47-48
• 3.5 小結48-49
• 第4章 鋼軌打磨磨削力實驗研究49-54
• 4.1 鋼軌打磨摩擦試驗機49-50
• 4.1.1 試驗機工作原理及介紹49-50
• 4.1.2 鋼軌打磨試驗機主要用途50
• 4.2 模擬實驗50-52
• 4.2.1 砂輪與鋼軌試樣材料50-51
• 4.2.2 實驗參數51-52
• 4.3 鋼軌打磨實驗結果52-53
• 4.4 小結53-54
• 第5章 鋼軌打磨磨削力結果對比分析54-62
• 5.1 磨削力結果及誤差分析54-57
• 5.2 基于最小二乘法修正系數的提出57-61
• 5.3 小結61-62
• 結論與展望62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻64-68
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文68

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本文編號：827090