面向钢轨修复的不同槽型接触轮砂带打磨接触行为及材料去除特性

为掌握不同槽型接触轮砂带对钢轨打磨接触行为及材料去除特性的影响规律,基于橡胶接触特性,建立X齿型、锯齿型和人字型3种典型接触轮砂带打磨仿真模型,模拟分析不同槽型特征对接触轮-钢轨静态接触行为和动态冲击应力的影响机制;通过钢轨砂带打磨试验,对比研究3种槽型接触轮的材料去除特性。结果表明:3种槽型接触轮与钢轨的接触区域整体均呈椭圆形态,符合赫兹接触理论,内部接触形态则随槽型特征呈现为块状分布;接触区域应力分布总体符合弹性半空间接触理论,但在接触块边缘会出现应力集中;X齿型接触轮和人字型接触轮因齿尖和齿槽结构的存在而具有较高的材料去除能力,同等打磨条件下X齿型接触轮较平型接触轮的材料去除能力提高了79%;顺磨条件下的材料去除能力高于逆磨,以X齿型接触轮为例,顺磨比逆磨的材料去除能力提高了22.7%;X齿型和人字型接触轮砂带打磨的噪声、振动、粗糙度、平均电流均较高,锯齿型接触轮具有较低的振动、粗糙度及平均电流,平型轮则具有较低的噪声和电流。

钢轨焊缝复杂曲面打磨机器人选型及打磨工艺

钢轨焊缝焊筋的处理一直由人工使用砂轮机进行打磨,轨腰焊筋处于被保留状态。轨腰焊筋处常出现推凸挤入、表面划伤、热裂纹等,这些缺陷在探伤时很容易被判定为焊筋波而造成误判。鉴于当前机器人的功能发展完善,钢轨复杂曲面打磨可以选用具备全回转、自动调节角度功能的工业六轴机器人来进行功能控制程序设计实现仿人工打磨,并研究刀具、磨料、磨削工艺对焊接接头焊筋处理的影响因素以及磨削过程中刀具正常损耗对磨削精度的影响因素,确定工艺标准。钢轨焊接后复杂曲面打磨机器人实现了对钢轨焊缝形态一致性偏差打磨轨迹的主动兼容与适应,使焊筋与母材圆(平)顺过渡,完全消除焊筋波,可完全替代人工打磨。采用仿造人工Z字形连续和局部重叠打磨,最大程度上降低了对母材造成的损耗。打磨机器人刀具在给定的打磨力120 N,转速6000 r/min,打磨进给量0.2 mm/r参数下,单次打磨即可满足磨削质量要求。

钢轨打磨接触线模型研究

为了对钢轨打磨环境中砂轮磨粒与钢轨的接触线进行准确描述,基于磨削基本原理,本文提出一种接触线数学分析模型。首先根据砂轮与钢轨的几何接触关系获得接触线轨迹,然后与传统端面磨削接触线模型进行对比分析,最后对分析模型中主要影响因素对接触线长度的影响规律进行研究。结果表明:利用对本文模型中打磨车速度与打磨砂轮转速比的优化可以实现对打磨砂轮钝化速度的有效控制,从而可以使接触线长度最小来充分发挥砂轮磨粒的磨削性能,同时通过分析打磨砂轮半径与接触线长度的关系,也可以从理论上为杯形砂轮的内外径选择提供参考。

波磨对轮轨系统动力特性的影响分析

针对某地铁曲线路段钢轨波磨频发的问题,现场测量了20处钢轨的波磨,并以该实测的波磨作为激励,利用车辆—轨道耦合动力学模型,研究波磨对轮轨系统动力特性的影响规律。结果表明:该地铁波磨的纵向长度为1.5~3.0m,最大波深为0.2~0.4mm,波长范围在140~200mm,接近或者达到钢轨打磨限值,但是轮轨系统响应并未超限;波磨波深与轮轨垂向力、轮对垂向加速度和钢轨垂向加速度都没有明显的对应关系;波深时变率与钢轨垂向加速度没有明显的对应关系,但与轮轨垂向力和轮对垂向加速度都有较明显的线性对应关系,波磨波深变化快的位置,即波深时变率的峰谷值附近,都对应着轮轨垂向力和轮对垂向加速度的极值。由于波深时变率与轮轨垂向力和轮对垂向加速度之间有明显、一致的线性对应关系,基于波磨波深时变率的钢轨打磨标准比基于波深的打磨标准更加直观和合理。

钢轨打磨作业过程中磨削温度建模与仿真

钢轨打磨列车作业过程中会产生大量磨削热,热量堆积会导致作业区温度不断升高,从而影响打磨质量。本文通过对钢轨打磨作业过程进行分析,建立针对钢轨打磨作业过程中单打磨头作业与多打磨头联合作业的磨削温度模型。通过仿真得到单打磨头作业与多打磨头联合作业情况下的温度曲线,并与实际作业情况对比分析,验证了模型的合理性。利用该温度模型可以进行磨削温度预测,通过打磨功率与作业速度的配比实现磨削区温度的控制,以防止磨削灼伤的产生。

基于容腔调节的钢轨打磨压力控制系统

为了降低钢轨打磨过程中的压力波动,采用在传统气动恒压控制系统中加入容腔调节器的方法构建新型钢轨打磨压力控制系统.容腔调节器由储气罐与比例流量阀构成,能够在系统受到压力冲击时吸收冲击压力,降低压力波动,并在系统需要输出压力时补充系统供能,加速系统响应.为了保障钢轨打磨控制的精确性与稳定性,所研究的钢轨打磨压力系统采用了双闭环的形式,以变结构控制为基础,结合每个闭环的控制特性来构建控制器.为了验证所提出控制系统的特性,分别以系统仿真与打磨实验的形式与传统钢轨打磨压力控制系统进行对比.结果显示,与传统系统相比,本文所提出的容腔调节控制系统控制压力波动降低了76.8%.

基于赫兹接触的钢轨砂带打磨功率预测模型

根据钢轨砂带打磨作业原理,将钢轨与砂带的接触状态视为2个自由曲面接触;运用赫兹接触理论建立砂带与钢轨的接触模型,计算分析接触区域的形状、面积及其上的压力分布;将砂带上的磨粒简化为球顶圆锥模型,推导出磨粒切入深度与打磨压力间的数学关系,从单颗磨粒受力分析计算整个接触区域的切向力分布,进而建立钢轨砂带打磨功率的预测模型。在综合试验平台上进行36+号陶瓷磨料砂带打磨U71Mn钢轨圆环的试验,试验结果与预测模型的预测结果对比表明,打磨功率的预测值与试验值平均仅相差2.02%,证明了打磨功率预测模型的有效性和适用性。以60kg·m^(-1)钢轨砂带打磨为例,采用预测模型分析打磨功率与砂带速度配比对打磨宽度的影响。结果表明:打磨宽度虽由接触压力直接决定,但仍受打磨功率的约束,在同样打磨功率下,曲率半径为300mm弧段可调整的打磨宽度范围最广,80mm弧段次之,13mm弧段最窄。

一种基于LED和线激光的钢轨表面缺陷检测系统

提出了一种二维视觉和三维视觉相结合的钢轨表面缺陷检测方法。钢轨踏面分别在LED板光源和激光线光源的照射下,由两台面阵相机单独采集图像。扫描钢轨表面并把图像传送回主机,通过特征提取和图像处理,分别获取表面缺陷的大小和形状,以及缺陷的深度信息。实现了视频和激光检测的融合与互补。实验表明,与单独使用可见光图像识别,或者单独使用线激光检测相比,系统检测效果更好。

钢轨打磨仿真试验台测试条件对试验结果的影响

利用钢轨打磨仿真试验台,对打磨试验中砂轮转速、打磨功率、打磨时间、工件转速对试验结果的影响进行了综合研究,并对试验数据及现象进行了定性分析,得出了科学的打磨仿真试验测试条件。试验结果表明:单独提高砂轮转速时,打磨压力减小,工件磨削量减小,砂轮磨耗率减小,砂轮温升和工件温升下降;单独增大打磨功率时,打磨压力先快速增大后趋于缓慢,工件磨削量在13.50~14.25 kW时突然剧烈增加,砂轮磨耗率在10.50~11.25 kW和13.50~14.25 kW处突然剧烈增加,工件温升和砂轮温升先增大后趋于稳定;单独增加打磨时间时,打磨压力基本稳定,工件磨削量增加,砂轮磨耗率、砂轮温升和工件温升先增加后趋于平稳;单独提高工件转速时,工件磨削量减小,砂轮磨耗率减小。综合考虑现场实际工况和实验室内模拟效果,将打磨仿真试验台的测试条件定为打磨功率7.50~11.25 kW,打磨时间16 min,砂轮转速2400 r/min,工件转速10.85 km/h。

地铁用DGMC-20JS型钢轨打磨车研制

为了提高地铁钢轨打磨效率,解决地铁钢轨打磨车打磨功率不足、打磨作业速度低、作业速度和打磨头落点误差大等问题,研制DGMC-20JS型钢轨打磨车。该打磨车由柴油发电机组或接触网供电,采用交流电传动模式,整车由2节10磨头打磨车编组而成。详细阐述钢轨打磨车主要系统设计。在试验线,对钢轨打磨车打磨性能开展试验。试验结果表明,采用钢轨打磨车打磨钢轨时,实际作业速度误差在±0.3 km/h以内,打磨落点误差最大为0.75 mm,均满足要求;打磨后的钢轨轮廓、切削量、轨面粗糙度等高于标准要求。

GMC-96B钢轨打磨车新型集尘装置设计研究

钢轨打磨车在作业过程中会产生大量的磨削粉尘,因此需要配备一套集尘装置收集磨削粉尘,以减少扬尘和残留粉尘对周边环境的污染。根据GMC-96B型钢轨打磨车集尘装置的实际使用情况,针对性提出一种适用于该打磨车的新型集尘装置,并对关键子系统进行详细的技术设计及分析计算。计算结果表明,新型集尘装置相比原有集尘装置具有明显的性能提升。

钢轨打磨车砂轮实验室内磨削特性及其与现场使用效果的相关性分析

利用钢轨打磨仿真试验台,对不同厂家、不同类型钢轨打磨车砂轮的磨削性能进行了测试,并结合其现场使用效果进行了相关性分析。结果表明:超硬复合砂轮的使用寿命是普通砂轮的2倍左右,但打磨时需要提供更大的打磨压力,也会产生更高的温升;打磨后工件温度的室内测试结果与现场使用效果具有一致性,试验后工件温度远超过150℃的砂轮,现场使用极有可能导致钢轨烧伤发蓝;砂轮平均打磨里程(使用寿命)s与打磨功率占比30%时的砂轮磨耗量W之间近似呈反比例函数的关系。

自行式气压焊轨车焊接工艺及施工组织研究

通过自行式气压焊轨车多种施工方案的演练、分析和优化,制定了自行式气压焊轨车工艺调试、人员组织、线上线下焊接现场作业的方法及安全卡控措施;根据型式试验数据,形成焊接接头质量判定依据;对接头质量有重要影响的工艺参数,如气体流量、加热时间、顶锻压力、顶锻量数据需进行质量判定;通过阻力计算,可知在线下焊接和线上联焊时,焊机在满足向焊缝施加恒定的压力300 k N之外,同时也能满足可能需要承受的外部阻力。

重载铁路综合检测车在钢轨修理方面的应用探讨

2011年5月朔黄铁路引进SF03-FFS型钢轨铣磨车,2014年世界首列用于重载铁路检测的高集成度综合检测车在朔黄铁路上线运用。钢轨铣磨车和综合检测车给朔黄铁路钢轨检养修提供了科技支撑,给优化检养修模式提出了新课题。本文探讨如何利用钢轨波浪磨耗检测系统、轨道巡检系统的检测数据指导钢轨铣磨车作业,并对其作业质量进行验收,同时总结钢轨波磨发展规律,探索钢轨修理的合理周期。

PLC控制的钢轨电极接触面磨光机开发与应用研究

本文介绍了一种用于钢轨表面除蚀的新型磨光机，该机把砂带磨削原理、ＰＬＣ与液压控制融为一体，成功地应用于钢轨电极接触面磨光机上，经三年多的运行考核，取得了十分可观的效益。

新型钢轨急救保护器的研制

文章简要叙述了铁路工务部件新型钢轨急救保护器的研制过程 ,以及设计思想、计算方法和实验手段。钢轨急救保护器这样一件工务产品在铁道部制定的《铁路线路维修规则》、《铁路线路大修规则》中 ,被明确规定作为线路上的急救、维修设备 ,要每公里配备一套。然而多年以来 ,我国铁路线上还没有一种规范化、标准化、系列化的产品投入使用 ,在抢修过程中的运行速度也基本上是在 5km·h-1以下。基于这种状况 ,为使该产品定型、定位、定标 ,通过结构设计、力学计算、有限元计算及模拟设计 ,以及材料试验机结构疲劳实验 ,使该产品有了可靠的理论和实践依据。在铁路钢轨断裂、裂纹事故的处理上为目前具有最强锁紧力的产品 ,在无缝线路的焊缝保护上体现了设计上的新理念 ,即加装拱形夹板时不再在钢轨上钻孔 。

酚醛树脂对钢轨打磨砂轮磨削性能的影响

利用钢轨打磨砂轮实验台研究4种酚醛树脂作为结合剂制得的钢轨打磨砂轮的耐磨性及磨削性能。通过在N2气氛下的TG曲线分析不同树脂的热稳定性,使用体视显微镜观察4种树脂砂轮的微观形貌。结果表明,2123#树脂耐高温性能最差,所制备砂轮对工件磨耗量最小,磨耗率最大,耐磨性最差;0321SP#树脂耐高温性能最好,所制备砂轮对工件磨耗量最大,磨耗率最小。应选择耐高温性能好,高温强韧性匹配较好的树脂作为制备钢轨打磨砂轮的结合剂。

96头钢轨打磨列车制造工艺过程研究

介绍了96头钢轨打磨列车的主要组成和结构,分析了制造技术特点和主要工艺流程,提出了关键工艺过程和主要制造技术措施,应用于建立基础设施的技术改造、资源配置和生产技术准备,完成了样机研制并为小批量生产奠定了基础。

城轨地铁用EA4T车轴韧脆转变温度测定

根据GB/T 229-2007对EA4T车轴进行了不同温度情况下的夏比V型缺口冲击试验,通过观察断口宏观形貌,以剪切断面率和冲击吸收功确定了EA4T车轴的韧脆转变温度.试验证明:EA4T车轴经"正火+淬火+回火"热处理后韧脆转变温度为-60℃.

既有线钢轨焊接接头焊后综合处理系统的研制

介绍了既有线钢轨焊接接头焊后热处理、矫直及外形精整综合处理系统的总体结构、主要技术参数和性能特点。现场使用表明,样机采用感应加热、液压四向矫直和固定支点仿形打磨技术,自动化、专业化程度高,满足铁路标准规定的质量要求,提升了既有线维护质量和效率。