用于轮对修复的刀具导热性改进方法

摘要

轮对是保证机车车辆正常行驶的重要组成部分，其不但承载着车体的所有载荷，还承受着从轨道上传来的动、静作用力。轮对踏面的几何形状和精度对机车运行和安全而言至关重要。随着列车朝着高速化、重载化方向的不断发展，失效轮对的数量逐年增多，轮对修复的工作量也越来越大，要求也越来越高。
　　本文的研究目的是通过对轮对切削刀具进行改进，完善现有轮对切削加工修复技术，降低轮对修复成本，实现轮对修复效率和修复质量的提高。
　　首先，分析轮对的各种失效形式，并根据轮对失效的原因，对现有的轮对修复技术进行分析。运用因果关系图的方式分析影响轮对修复的各个因素及其因果关系，通过对提高轮对加工效率方法的研究，确定了轮对切削加工中工具性因素所起的重要作用。
　　然后，通过对硬质合金刀具进行失效分析，确定在制造和修复轮对踏面过程中切削刀具磨损和断裂的规律，得出切削热是造成轮对切削刀具失效、降低轮对修复质量和修复效率的主要原因。运用解析法与实验法相结合的方法，通过建立切削热物理模型并推导切削热的计算方法来确定切削工具温度场，运用红外热成像实验来验证所建立温度场模型与切削热计算方法的充分性。
　　最后，对现有的降低刀具切削温度的方法进行分析，采用摩擦学增大真实接触面积的方式，对轮对加工工具进行合理改造，在切削刀具与刀架之间增加由陶瓷聚合物材料组成的弹性导热垫片，进而增大了切削刀具与刀架之间的真实接触面积，显著增加了从刀头传向刀柄的散热效率，使轮对切削加工刀具的切削温度降低，从而提高了刀具的耐磨性，并间接地提高了轮对切削刀具的使用寿命和轮对加工效率，降低修复成本。为了确定所提出方法的有效性，对不同刀具进行切削实验，并分别建立温度场模型，将刀具温度场与热成像实验结果进行比对，从而证明了该方法的有效性。之后，在实际环境中进行不同的工具稳定性测试，确认改进修复工具的实用性。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 本课题研究背景及选题意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状及发展趋势

1．2．1 轮对修复技术的发展

1．2．2 轮对修复可行性分析

1．3 本课题的主要研究内容

2 轮对失效分析及修复方法

2．1 轮对参数与失效分析

2．1．1 轮对的发展历程及制造工艺

2．1．2 轮对的工作技术参数

2．1．3 常见的轮对失效情况及原因

2．1．4 轮对的磨耗形式分析

2．2 轮对踏面修复方法

2．2．1 轮对踏面修复与加工制造方法的类型

2．2．2 影响轮对修复的因素及其因果关系

2．2．3 提高轮对加工效率的方法

2．2．4 轮对修复设备

2．3 实验规划与研究方法

3 刀具磨损的原因及其对轮对表面质量的影响

3．1 刀具磨损对轮对加工表面粗糙度影响的研究

3．2 刀具在轮对加工中的磨损情况研究

3．2．1 常见的切削刀具磨损类型及磨损原因分析

3．2．2 用于轮对加工的硬质合金刀具的磨损规律

3．2．3 轮对切削刀具磨损过程的研究

3．3 第三章 结论

4 切削热与温度场三维数学模型的建立

4．1 切削热和切削过程中的热传递情况

4．1．1 切削热

4．1．2 切削过程中的热传递情况

4．2 轮对切削过程中的热通量分析

4．3 轮对切削刀具温度场的数学建模

4．4 提出温度场模型的充分性验证

4．5 第四章 结论

5 轮对加工过程中降低切削热应力方法的研究

5．1 降低切削温度的方法分析

5．2 切削工具结构的改进

5．3 弹性导热垫片作用分析

5．4 切削刀具的温度场检测与热成像对比

5．4．1 温度场检测

5．4．2 热成像结果

5．5 改进工具的稳定性试验

5．6 第五章 结论

结论与展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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