基于钢轨廓形的精确打磨方法研究.pdf
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1、62现代制造技术与装备基于钢轨廓形的精确打磨方法研究2023年第8 期总第3 2 1期崔超强谈桂宏张晋西(重庆理工大学,重庆40 13 2 0)摘要:钢轨打磨是通过降低钢轨表面粗糙度提高其疲劳强度和抗冲击性能的工艺。钢轨打磨技术由最初的人工打磨到机械打磨,再到现在的自动化打磨,打磨效率越来越高,精度也不断提高。由于现有的钢轨打磨方法无法保证打磨后的钢轨廓形达到预定要求,研究基于钢轨廓形的精确打磨方法十分必要。提出一种棍式打磨结构,通过控制进刀量使得钢轨的打磨力保持恒定。同时,对打磨过程进行仿真分析,通过研究打磨过程中砂轮水平速度和垂直位移的变化控制砂轮在钢轨的各个位置的打磨力,提升打磨质量。关
2、键词:钢轨廓形;自动化打磨;打磨力;仿真分析Research on Precise Grinding Method Based on Rail ProfileCUI Chaoqiang,TAN Guihong,ZHANG Jinxi(Chongqing University of Technology,Chongqing 401320)Abstract:Rail grinding is a process to improve the fatigue strength and impact resistance of rail by changing its surfaceroughness.
3、Rail grinding technology from the initial manual grinding to mechanical grinding,and then to the current automaticgrinding,the grinding efficiency is getting higher and higher,the precision is constantly improving.Because the existing railgrinding method can not ensure that the rail profile after gr
4、inding can meet the predetermined requirements,an accurate grindingmethod based on rail profile is proposed.In this paper,a stick grinding structure is proposed,which keeps the grinding force ofthe rail constant by controlling the amount of feed.At the same time,the grinding process was simulated an
5、d analyzed,and thegrinding force of the grinding wheel at each position of the rail was controlled by studying the changes of the horizontal speed andvertical displacement of the grinding wheel during the grinding process to improve the grinding quality.Keywords:rail profile;automatic grinding;grind
6、ing force;simulation analysis46铁路运输在我国交通运输体系中具有重要地位,对经济的发展起着支撑作用 。近年来,随着铁路技术的发展,铁路承受的负载日益加重,由此带来的钢轨磨耗问题开始引起人们的关注。常见的磨耗问题主要有波磨、裂纹、肥边和擦伤等,这些问题如果不及时解决,将会缩短钢轨的使用寿命 2 。根据打磨目的不同,可将钢轨打磨分为预防性打磨和修复性打磨,能够有效修复钢轨损伤,延长钢轨寿命。国内外对于钢轨打磨的研究较多,主要分为对打磨设备的开发研究、打磨策略的研究和打磨工艺的研究。其中,打磨设备的研究又分为两个方面,一方面是打磨设备的结构研究,另一方面是打磨设备的系统
7、研究。基于此,针对棍式钢轨打磨机进行研究,找出提高打磨机打磨精度的控制策略。1棍式打磨机构模型传统的打磨机以砂轮端面打磨居多,进给装置由螺杆刚性控制,优点是进给平稳,结构简单 3 。提出一种棍式打磨机,由X方向电推杆和弹簧、Y方向电推杆和弹簧、砂轮架、砂轮及钢轨组成。结构模型如图1所示。2Z1.X方向电推杆;2.X方向弹簧;3.Y方向电推杆;4.Y方向弹簧;5.砂轮架;6.砂轮;7.钢轨。图1棍式打磨机构模型X方向、Y方向电推杆的位移分别通过X方向与Y方向的弹簧传递给砂轮架,带动砂轮架上的砂轮移动。砂轮沿着钢轨的踏面移动时,X方向和Y方向的进给机构调整砂轮沿着特定的规律移动。当砂轮3X63设计
8、与研究在不同位置时,由于钢轨表面状况的改变,砂轮和连线与垂直方向的夹角。钢轨之间的接触力也会发生变化,因此需要通过调水平方向和垂直方向电机的移动可使弹簧收缩或整X方向和Y方向的电机位移,使得砂轮与钢轨的者拉伸,从而控制砂轮的移动。因此,可以通过研究接触力按照相应的工况发生改变,从而适应不同路段砂轮在钢轨上达到平衡位置时弹簧的收缩量反推X方的路况,保证打磨后的钢轨表面状况相同,提高打磨向和Y方向滑台的位移,进而得出当打磨压力保持恒精度。定时滑台的移动规律。2棍式打磨力学模型3分段打磨电推杆的位移规律在打磨机运行过程中,打磨力的影响因素主要是以5 0 钢轨为例,其横截面如图3 所示,打磨部砂轮在钢
9、轨的位置 4。由于砂轮表面是弧面,打磨过分包括轨头踏面、轨距角和轨头侧面。由于三段钢轨程中砂轮在钢轨的不同位置时,钢轨受到的正压力不的圆弧半径及圆弧角度不同,应分别分析打磨三段钢同,需要调整X方向和Y方向的电推杆进刀量,控制轨时的电推杆位移规律。砂轮沿钢轨的横截面移动,同时控制X方向和Y方向轨头踏面的弹簧力,使得钢轨受到的正压力在一个恒定范围内,砂轮在钢轨的各个位置受到的正压力相同,打磨力保持不变。砂轮在沿钢轨横截面移动时,受到砂轮架和砂轮的重力G,砂轮和钢轨之间的摩擦力f,钢轨对砂轮的支持力F,水平方向和垂直方向弹簧的拉力F和Fky。砂轮受力分析如图2 所示。FvItFhykxG图2 砂轮受
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