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钢轨全断面棍式打磨结构设计与控制
| 论文题名： | 钢轨全断面棍式打磨结构设计与控制 |
| 关键词： | 钢轨表面病害;全断面棍式打磨设备;结构设计;单片机控制 |
| 摘要： | 铁路运输由于具有安全性能高、运输能力强、运输成本低等特点，已经成为一个国家发展必不可少的重要基础产业，随着我国铁路行业的不断发展，钢轨的磨损 也随列车数量、列车速度以及载重量的不断增加而越来越严重。钢轨的表面病害不仅缩短了钢轨的使用寿命，而且在列车行驶时也带来了安全隐患。钢轨打磨作为一种能有效去除钢轨表面病害技术，其不仅能有效改善轮轨接触性能，更能极大程度上延长钢轨的使用寿命。目前市面上的打磨列车主要采用的打磨方式为使用一定数量的砂轮对轨道轮廓进行包络式打磨，因此打磨列车有体积庞大、不灵活、价格昂贵以及打磨后存在棱边等缺点。而人工控制的打磨机对工人的能力要求较高，且工人劳动强度大、效率低，不适合长时间长距离打磨。本文针对这些不足，提出了一种新的打磨方式——钢轨全断面棍式打磨，主要应用于钢轨短距离修复性打磨。其特点有：打磨方式灵活，可以应对钢轨表面的多种病害；定向抛出铁屑，方便收集，减小环境污染；模块化设计，提高打磨效率；成本低，轻量化，便于运输。研究内容如下： （1）基于市面上的钢轨打磨技术、钢轨打磨设备的相关要求以及钢轨廓形等，提出一种新的打磨方式，并完成钢轨全断面棍式打磨设备的结构设计；使用计算机三维设计软件SolidWorks绘制钢轨全断面棍式打磨设备的模型图；在SolidWorks软件中的 Motion模块中进行运动与动力仿真分析，根据仿真结果对打磨时的控制数据进行优化。 （2）使用SolidWorks中的Simulation模块对钢轨全断面棍式打磨设备的车架、砂轮架、砂轮轴等关键零部件进行有限元静力分析，根据得到仿真分析结果，对应力和形变位移不符合打磨设备验收标准的零部件进行结构或者材料等方面的优化，直到满足验收要求。 （3）使用 ANSYS Workbench 软件对车架、砂轮架、砂轮轴等关键零部件的进行模态分析，找出关键零部件的固有频率，再根据固有频率与激振频率使用ANSYS Workbench进行谐响应分析，确保打磨设备发生振动时的最大振幅满足设计要求。 （4）根据钢轨全断面棍式打磨设备的控制逻辑要求，基于单片机以及C语言，对打磨设备的控制系统（单片机和上位机）进行设计，选用某公司的STM32F1开发板作为核心控制器，采用 Keil uVision5 软件完成单片机控制程序的编写。上位机使用 Visual Studio 2022软件进行电脑端交互界面的设计。最后搭建实验台完成验证实验。 |
| 作者： | 谈桂宏 |
| 专业： | 机械(机械工程) |
| 导师： | 张晋西;仵文松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆理工大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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