打磨参数对钢轨表面温度及烧伤行为影响研究

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1、国内图书分类号：U211.5密级：公开国际图书分类号：531.43西南交通大学研究生学位论文打磨参数对钢轨表面温度及烧伤行为影响研究年级二零一五级姓名林彬申请学位级别工程硕士专业机械工程指导老师刘启跃教授二零一八年四月ClassifiedIndex:U211.5U.D.C:531.43SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisSTUDYONTHEINFLUENCEOFGRINDINGPARAMETERSONRAILSURFACETEMPERATUREA

2、NDBURNBEHAVIORSGrade:2015Candidate:LinBinAcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeSpeciality:MechanicalengineeringSupervisor:Prof.LiuQiyueApril2018西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内

3、容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书；2．不保密□，使用本授权书。学位论文作者签名：指导老师签名：日期：日期：西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1.设计了钢轨打磨接触面间实时温度测量装置，利用半人工热电偶测温法测量了不同打磨转速、打磨压力和磨石磨粒的温度，分析试验参数对钢轨打磨温度的影响。2.通过不同磨石转速和打磨压力下进行钢轨打磨模拟试验，分析了不同试验

4、参数对打磨钢轨烧伤行为研究的影响；研究了打磨过程中摩擦界面的温度、钢轨试样烧伤表面的粗糙度、表面硬度、烧伤表面形貌、微观白层的变化趋势与规律。3.建立了钢轨打磨温度和烧伤之间的关系，阐明了钢轨表面烧伤形成的机理，揭示了钢轨打磨表面裂纹的形成原因。4.建立了热-机耦合钢轨打磨应力分析模型，分析了不同试验参数对钢轨打磨后残余应力的影响，采用试验的方法进行验证，结果表明该方法可用于钢轨打磨表面残余应力预测。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外

5、，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期：西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要钢轨服役一段时间后，表面会出现很多损伤，比如：钢轨疲劳、剥落、裂纹等等。如果不及时的去除这些表面损伤，会严重影响到铁路运营的安全性。钢轨打磨作为一种经济、高效的钢轨维护方式，已经在全世界的铁路维护当中被广泛的运用。由于打磨中钢轨-磨石界面间的磨削作用，使得大部分能

6、量以热量的形式进入钢轨表面。不合理的钢轨打磨参数会使得钢轨打磨过程中出现“打磨发蓝”等现象。因而研究不同打磨参数对钢轨打磨界面温升的影响及钢轨打磨烧伤的形成机理对提高钢轨打磨质量有着重要的指导意义。设计了钢轨打磨接触面间实时温度测量装置，利用半人工热电偶法测量了不同磨石转速、打磨压力和磨石磨粒的温度，分析试验参数对钢轨打磨温度的影响，并进一步在不同磨石转速和打磨压力参数条件下进行了钢轨打磨烧伤行为研究，分析了温升对钢轨打磨表面状态的影响和钢轨打磨过程中表面裂纹形成的原因。并且用有限元分析方法建立了热

7、-机耦合钢轨打磨应力分析模型，研究了打磨参数对打磨表面残余应力的影响。论文研究得出的主要结论如下：(1)半人工热电偶法可以用于精确测量钢轨打磨过程中温度的变化。单个打磨循环的温度曲线可分为快速上升、指数下降和缓慢冷却三个阶段。钢轨打磨的最大表面温度随着转速的增加和磨粒尺寸减小而增大。打磨温度随打磨压力的增大而增大，当磨削压力为1000-1500N时，打磨温度的增长趋势更为明显，但当打磨压力为1500-2000N时，打磨温度变化趋势随打磨循环次数的增加变得不明显。(2)钢轨打磨烧伤的本质是打磨过程中温

8、度的升高造成钢轨表面氧化物和有色金属氧化物的积累。当表面温度超过600°C时，钢轨表面出现烧伤，并且烧伤的出现往往还伴随着白层的形成。当表面温度超过钢轨材料完全奥氏体相变温度时，白层厚度会急剧增加。(3)打磨温度对钢轨表面状态有重要的影响。建立了钢轨打磨表面状态、打磨烧伤和打磨温度之间的关系。随着打磨温度的增加，打磨表面的烧伤颜色逐渐由黄到蓝色再到紫色，表面粗糙度呈现先增加后下降的趋势，表面硬度呈先增加后下降最后又上升的趋势。当打磨温度上升到802°C，在钢轨表面上观