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基于虚拟砂轮建模的打磨转速对钢轨打磨磨削行为影响
| 论文题名： | 基于虚拟砂轮建模的打磨转速对钢轨打磨磨削行为影响 |
| 关键词： | 钢轨打磨;磨削仿真;打磨转速;材料去除;虚拟砂轮建模 |
| 摘要： | 钢轨打磨是打磨砂轮对钢轨表面磨削去除材料的过程，打磨中钢轨-砂轮的相互作用机理异常复杂。因此，研究钢轨打磨过程中的材料去除行为，有助于选取合理的打磨参数和打磨模式，进而提高打磨作业效率和打磨表面质量。 论文建立了单颗磨粒磨削仿真模型，采用光滑粒子流体动力学(SPH)法对单颗磨粒磨削过程进行仿真模拟;根据真实砂轮形貌的测量结果，基于虚拟格子法，建立了磨粒位置随机分布、突出高度服从正态分布的虚拟砂轮模型;进而建立了钢轨打磨三维有限元仿真模型，仿真分析不同打磨参数对磨削力、打磨去除量、表面粗糙度及表面形貌的影响;利用钢轨打磨摩擦试验机进行钢轨打磨实验，通过仿真结果和实验结果的对比分析，验证了仿真模型的正确性;从磨粒磨损形式的角度，仿真分析了磨粒破碎磨损的过程以及不同磨削参数对磨粒磨耗磨损的影响规律。 论文研究主要结论如下: (1)单颗磨粒以不同几何形状磨削时，通过分析切削力的变化规律及工件的变形情况可知，棱锥形磨粒磨削效果最好;切削力随切削深度的增大而增大;磨粒以不同前角磨削时，仿真所得切削力比随磨粒前角的增大小而减小，并和理论值有较好的吻合度;磨削后形成的磨屑呈锯齿状，磨粒前角越小磨屑的锯齿状越明显。 (2)打磨转速增加时，磨削力小幅度减小，打磨去除量明显增大;表面粗糙度随打磨转速的增加而减小，随打磨深度的增加而增大;打磨后钢轨表面呈现多条犁沟和区域性材料隆起，增加打磨转速犁沟现象减弱，表面变光滑;仿真与实验结果具有较好的一致性，表明了所建仿真模型预测钢轨打磨材料去除行为的可行性。 (3)破碎磨损是由于磨粒所受应力大于磨粒材料的极限强度所致，当磨粒所受应力增大到一定程度时开始出现裂纹，随后裂纹开始扩展，两个危险区裂纹演变时应力有所波动，裂纹扩展的后期应力逐渐减小;砂轮磨耗磨损时，磨粒顶部的材料以磨损粒子的形式脱落，在磨粒项部形成磨钝小平面，磨损量占磨粒的体积比很微小，随磨削速度和磨削深度的增大均呈现增大趋势，其中磨削深度对磨粒磨损量的影响更为显著。 |
| 作者： | 商维 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 刘启跃 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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