鋼軌砂帶打磨接觸輪作用機理與參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、鋼軌打磨是現(xiàn)代鐵路養(yǎng)護技術中的一種必要手段，可顯著延長鋼軌使用壽命、提高列車運行平穩(wěn)性和安全性。相比于傳統(tǒng)鋼軌砂輪打磨，鋼軌砂帶打磨由于具有柔性接觸不易損傷鋼軌、打磨效率高、磨屑易回收、環(huán)保等系列優(yōu)點，近年來國外已開始相關的研發(fā)和應用。鋼軌砂帶打磨過程本質上是接觸輪、砂帶和鋼軌三者之間的復雜非線性相互作用，直接決定著鋼軌打磨效率和最終打磨質量。然而，當前涉及接觸輪作用機理方面的研究相對較少，一定程度上制約了新技術的工程應用。為此，本文對

2、內凹型接觸輪在鋼軌砂帶打磨過程中的作用機理展開深入研究，并在此基礎上實現(xiàn)對其型面參數(shù)的優(yōu)化，主要研究內容為:
　　首先，基于Hertz理論及內凹型接觸輪與鋼軌的接觸關系，建立了內凹型接觸輪與鋼軌靜態(tài)接觸理論模型，得到接觸輪參數(shù)直徑、硬度、膠層厚度在一定工藝參數(shù)條件下與接觸區(qū)域形狀、應力分布之間的數(shù)學關系;同時通過ANSYS WorkBench軟件對內凹型接觸輪靜態(tài)接觸模型進行仿真驗證與分析。
　　繼而，在上述建立的靜態(tài)模型基

3、礎上，分析了鋼軌的波磨特性，求解出接觸輪在具有正弦波形式波磨的鋼軌不同位置受力情況，得到接觸區(qū)域受力情況隨時間的變化關系，從而建立了內凹型接觸輪與鋼軌動態(tài)接觸模型;同時通過LS-DYNA軟件對該模型進行了動態(tài)仿真驗證與分析。
　　最后，基于上述建立的內凹型接觸輪與鋼軌動態(tài)接觸模型，在鋼軌打磨實際工況下，以實際打磨效率為優(yōu)化目標，求解出滿足最大打磨效率的最優(yōu)接觸輪型面參數(shù);同時在鋼軌打磨實驗臺上開展了5組不同參數(shù)接觸輪實驗，驗證了本