钢轨打磨过程中磨石与钢轨匹配行为试验研究

摘要

打磨磨石是钢轨打磨作业中的重要工具。磨石的打磨性能受磨料类型、磨料粒度、磨石硬度、结合剂等参数的综合影响，而磨石的不合理选用会降低打磨效率，影响打磨质量，缩短磨石寿命，增加钢轨维护成本。因此，开展磨石参数对钢轨材料去除行为的影响研究，对不同钢轨材料进行合理的磨石硬度匹配，提高钢轨打磨效率和打磨质量有重要的指导意义。　　利用钢轨打磨模拟试验机，使用五种不同磨料配比(锆刚玉磨石、棕刚玉磨石、锆刚玉与棕刚玉混合磨石)、三种不同粒度配比(F16∶F24=1∶1、F16∶F24∶F36=2∶1∶1、F20∶F24=1∶1)、四种不同硬度等级(N、P、R、T)打磨磨石进行了钢轨打磨试验。研究了磨石磨料配比、粒度配比、硬度等级对钢轨材料去除行为的影响，分析了钢轨打磨量、表面粗糙度、表面形貌、表面硬度、白层、残余应力、磨屑的变化规律，揭示了不同磨石的磨损机理，分析了打磨磨石与钢轨材料的匹配行为。　　论文研究的主要结论如下：　　(1)锆刚玉磨石比棕刚玉磨石具有更高的钢轨打磨量，随锆刚玉磨石中棕刚玉磨料含量的增加(0~30%)，打磨量略微下降。锆刚玉磨石打磨后钢轨比棕刚玉磨石打磨后钢轨表面粗糙度高，但锆刚玉磨石打磨后钢轨烧伤程度更轻，打磨后钢轨表面白层厚度、平行于磨痕方向的残余应力更小。锆刚玉磨石中添加少量棕刚玉磨料(10～30％)对打磨质量影响不显著。　　(2)随磨石粒度的增加，钢轨打磨量、表面粗糙度降低，打磨后钢轨表面白层厚度增加。随磨石硬度的增加，钢轨打磨量、表面粗糙度、残余应力均有降低趋势，打磨后钢轨表面硬度、白层厚度增加。　　(3)锆刚玉磨粒的磨损形式是破碎磨损，棕刚玉磨粒的磨损形式是磨耗磨损。随着磨石硬度的增加，锆刚玉磨石的主要磨损形式从结合剂破碎磨损转变为磨粒破碎磨损。　　(4)考虑打磨效率、打磨质量和磨石寿命，对磨石硬度与钢轨材料进行匹配，发现PG5钢轨适用硬度等级较低的打磨磨石，U75V和U71Mn适用硬度等级较高的打磨磨石。

目录

声明

第1 章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 钢轨损伤

1.3 钢轨打磨技术

1.3.1 钢轨打磨原理

1.3.2 钢轨打磨作用及分类

1.3.3 钢轨打磨设备

1.4 钢轨打磨技术研究现状

1.4.1 钢轨打磨技术研究现状

1.4.2 钢轨打磨磨石研究现状

1.5 研究意义与研究内容

1.5.1 研究意义

1.5.2 研究内容

第2 章试验简介

2.1 钢轨打磨模拟试验机简介

2.1.1 试验机工作原理

2.1.2 试验机主要用途

2.2 打磨磨石

2.3 钢轨试样

2.4 材料分析方法

2.5 试验过程

第3 章磨料配比对钢轨材料去除行为影响

3.1 磨石及试验参数

3.2 磨料配比对钢轨材料去除行为影响

3.2.1 钢轨打磨量

3.2.2 钢轨表面粗糙度

3.2.3 钢轨表面形貌

3.2.4 钢轨剖面硬度

3.2.5 打磨白层

3.2.6 残余应力

3.2.7 打磨磨屑

3.3 磨石磨损行为分析

3.3.1 锆刚玉与棕刚玉磨粒的物理性能

3.3.2 不同磨料磨石的磨损形式

3.4 磨料配比对钢轨材料去除行为影响讨论

3.5 小结

第4 章粒度配比对钢轨材料去除行为影响

4.1 磨石及试验参数

4.2.1 钢轨打磨量

4.2.2 钢轨表面粗糙度

4.2.3 钢轨表面形貌

4.2.4 钢轨剖面硬度

4.2.5 打磨白层

4.2.6 残余应力

4.2.7 打磨磨屑

4.3 粒度配比对钢轨材料去除行为影响讨论

4.4 小结

第5 章磨石与钢轨的硬度匹配行为

5.1 磨石及试验参数

5.2 磨石硬度对不同钢轨材料去除行为影响

5.2.1 钢轨打磨量

5.2.2 钢轨表面粗糙度

5.2.3 钢轨表面形貌

5.2.4 钢轨剖面硬度

5.2.5 打磨白层

5.2.6 残余应力

5.2.7 打磨磨屑

5.3 不同硬度磨石磨损行为分析

5.4 磨石硬度对钢轨材料去除行为影响讨论

5.5 磨石与钢轨的硬度匹配行为讨论

5.6 小结

结论及展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目