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基于钎焊金刚石插片复合砂轮打磨钢轨的基础研究
| 论文题名： | 基于钎焊金刚石插片复合砂轮打磨钢轨的基础研究 |
| 关键词： | 钢轨打磨;回转强度;温度场;磨削性能;钎焊金刚石片;复合砂轮 |
| 摘要： | 在列车轮的反复碾压下，钢轨表层会出现病害，需打磨修复以确保列车运行安全。国产钢轨打磨砂轮与进口砂轮相比磨削性能存在较大差距。为提升国产砂轮性能，取代进口，本文提出将钎焊金刚石磨料插片嵌入到树脂锆刚玉砂轮中，研制新型复合砂轮并对其进行磨削性能试验研究。 本文完成的主要研究工作包括： （1）提出、设计制作了钢轨打磨复合砂轮的钎焊金刚石磨料插片，对其形貌进行了改进。推导了不同磨削条件下单个复合砂轮所需钎焊插片数量的计算公式，对钎焊金刚石插片磨削钢轨的磨损特性进行了研究。结果表明：随着工作压力的增大或持续磨削时长的增长，钎焊插片磨损速度增大，磨削比降低，磨削温升加快，磨屑中的氧化物占比加大。研究表明钎焊插片对钢轨磨削完全可行。 （2）设计制作了含钎焊插片的钢轨打磨复合砂轮，研究其回转性能同插片放置的角度的关系，用以对复合砂轮进行改进。对复合砂轮回转时的离心力和轮中钎焊插片受力情况进行了推导计算；复合砂轮中的插片对结合剂产生切断作用，推导出切断作用公式。当钎焊插片放置角度为55°时复合砂轮的回转应力小，其次是45°或60°。对于直径260mm的复合砂轮，出现较强共振的转速范围为4600~4800r/min。 （3）多个参数对复合砂轮回转性能影响的有限元分析表明：复合砂轮总体弹性模量随钎焊片数量的增加而增大，钎焊片处在砂轮中部，宽度为15mm，单个砂轮所含钎焊片数量为8片或12片时，砂轮回转性能较优。复合砂轮磨削热试验及有限元仿真分析表明：复合砂轮打磨钢轨时，磨削表面温升降低9.7%以上，并且钢轨表面无明显烧伤现象，表现出了明显的优异性。 （4）复合砂轮磨削力的推导计算。将金刚石和刚玉磨料分别简化成八面体和菱形十面体，推导了复合砂轮单位磨削力公式。对复合砂轮磨粒形貌、间距进行测量，结合推导公式，建立了复合砂轮相比树脂砂轮具有低磨削力与磨削热的基础理论。 （5）进行了钎焊金刚石插片复合砂轮钢轨打磨作业性能试验，试验结果表明：研制的复合砂轮与原国产砂轮相比耐磨性能提高50%以上；与进口最优砂轮相比，耐磨性能提高16%。相比进口砂轮，复合砂轮还具有表面粗糙度低，波磨小等优势，在恶劣潮湿工况下有更强的适应性。 |
| 作者： | 吴恒恒 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 肖冰 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 南京航空航天大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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