机械工程学报

作者：樊文刚, 王文玺, 侯广友, 王煦辉

单位：1. 北京交通大学机械与电子控制工程学院 北京 100044;2. 北京交通大学载运工具先进制造与测控技术教育部重点实验室 北京 100044

关键词：钢轨打磨,砂带,接触,曲率匹配；

基金：中央高校基本科研业务费重点资助项目（2018JBZ105）。

钢轨砂带打磨过程本质上表现为接触轮、砂带和钢轨之间的复杂非线性接触作用，其接触应力计算是材料去除、磨削温升及砂带磨损建模研究的基础，然而现有面向内凹接触轮的接触模型并未考虑Hertz接触理论的适用性问题和"轮"轨曲率匹配所带来的影响。基于内凹接触轮曲率半径与钢轨廓形曲率半径的几何匹配特性，以及外部接触压力对接触轮橡胶层变形的影响，将钢轨砂带打磨宏观接触分为椭圆形接触、双三角形接触和马鞍形接触三种情况。通过将三维接触问题转化为外包薄层弹性橡胶的圆形刚体与刚性平面间的二维平面接触问题，建立考虑曲率匹配因素的钢轨砂带打磨接触区域边界和应力分布理论计算模型，并开展有限元仿真对比分析。结果表明，仿真模型和理论模型均可得到形态相吻合的椭圆形接触斑、双三角形接触斑和马鞍形接触斑，并且主要参量误差处于钢轨砂带打磨工况允许阈值内，较好地验证了所建理论模型的有效性。所提出的理论模型对现有模型进行了完善并为内凹接触轮钢轨砂带打磨材料去除建模奠定了理论基础。

来源：2020年第2期

《机械工程学报》期刊编辑部

查看机械工程学报杂志2020年第2期