Mist-jetting Electrical Discharge Dressing Technology for Superabrasive Grinding Wheels

The technology of superabrasive grinding has been developed in order to achieve high-quality finish in extremely hard and brittle materials.Thereafter, truing and dressing technology on super abrasive grinding wheel is one of the most important subjects on precise machining field at present.In this paper, mist-jetting electrical discharge technology was applied to dressing metal-bonded superabrasive wheels.And a systematical study on the mechanism of selective removal of the bond was proposed.Experiments on dressing bronze bonded diamond grind wheels were carried out on a die-sinking electrical discharge machine.The diamond wheel topographies before and after electrical discharge dressing were observed by VH-800 3D digital microscope.The wheel profiles before and after dressing were observed.The results of electrical discharge dressing under different electrical parameters were compared.Experimental results indicate that the favorable surface topography can be obtained under suitable processing parameters and mist-jetting electrical discharge dressing(MEDD) is feasible for metal-bonded diamond grinding wheel.     

采用磨削方法加工深孔细长主轴

深孔细长主轴特点：在磨削力的作用下,零件本身产生弯曲和振动,特征为椭圆形、锥形或腰鼓形等误差;同时还会产生径向跳动等误差。主要是工件本身的刚性比较差造成的,在实际生产中往往通过减小磨削力和提高工件的支承刚度加以解决。由于工件本身深孔和沟槽,磨削加工比较困难。主要表现为磨具的特殊性——细而长的砂轮接长轴,其刚性差,易产生弯曲变形和抖动。另一方面,深孔加工造成排屑不畅,必须通过增强砂轮的刚性解决问题。因此,对该主轴的磨削应磨削方法、磨削用量、装夹工具、冷却液的使用、砂轮的性能、接长轴的刚性和该主轴自身的内应力等诸多因素考虑,保证工件的精度要求。     

Identification of grinding wheel wear signature by a wavelet packet decomposition method

Grinding is known as the most complicated material removal process and the method for monitoring the grinding wheel wear has its own characteristics comparing with the approaches for detecting the wear on regular cutting tools. Research efforts were made to develop the wheel wear monitoring system due to its significance in grinding process. This paper presents a novel method for identification of grinding wheel wear signature by combination of wavelet packet decomposition (WPD) based energies. The distinctive feature of the method is that it takes advantage of the combinational information of the decomposed frequency components based on the WPD so the extracted features can be customized according to the specific monitored object to get better diagnosis effects. Experiments are researched on monitoring of grinding wheel wear states under different machining conditions. The results show that the energy ratio extracted from the measured vibration signals is consistent with the grinding wheel wear condition evaluated by experiment and the further extracted feature ratio can be used in prediction of wheel wear condition.     

Some Key Technologies of a New-type CNC Curve Grinding Machine

This paper presented a new-type CNC curve grinding machine, in order to conquer the disadvantages of conventional NC curve grinding machine and improve surface quality, dimensional accuracy and machining efficiency. The new-type grinder adopts some high and new technologies: ① the normal tracing device could make grinding wheel coincide with the normal direction of the machining points in work piece, and improve surface quality and dimensional accuracy; ② the digital image on-line recognition system could monitor machining process and compensate wheel wear in real time; ③ linear motor drive mechanism could realize the exact adjustment of the grinding head digitally and increase the machining efficiency. The math models of normal tracing and circular tolerance zone were presented. The experimental results show that the new-type CNC curve grinding machine equipped with the three devices mentioned above is easy to realize the precision grinding of any complex curve, and improve surface quality, dimensional accuracy and machining efficiency.     

轮轨系统的现状与展望

总结了现有传统钢轮钢轨式轮轨系统的工程问题、研究现状和工程处理方法;分析了钢轨波磨和车轮不圆的形成和发展机理,对困扰高铁的踏面凹磨问题提出了创新性治理设想;拟通过轮轨系统的廓形设计-磨损评价-磨损治理的系统化革新思路,获得既安全又经济的线路条件个性最优化方案;总结和展望了目前轮轨系统的打磨和镟轮,讨论了轮轨系统的检测方...     

高速列车动力学性能研究进展

为更深入全面了解高速列车系统动力学研究现状,综述了高速列车动力学性能对车辆运行稳定性、安全性和平稳性的影响,总结了列车安全评价方法和动力学试验方法在车辆动力学中的应用,基于轮轨间作用力,分析了轮轨磨耗对列车动力学性能的影响,概括了车-桥耦合模型、弓网系统以及列车空气动力模型在车辆系统动力学中的研究内容.分析结果表明:车...     

修制磨削摆线轮齿形砂轮过程中金刚轮圆头中心轨迹的寻求

研究了修制磨削摆线轮齿形砂轮过程中金刚轮圆头中心轨迹的寻求方法，导出了其直角座标方程式，确定了金刚轮圆头半径的最佳值，运用作者编制的相应软件所得出的结果。解决了现场被加工摆线轮齿形超差问题。效果显著。     

高速列车齿轮箱箱体动应力影响规律

通过线路测试研究了列车运行速度、线路条件与车轮镟修对齿轮箱箱体动应力的影响规律, 结合轴箱振动加速度分析了箱体动应力的变化规律。研究结果表明: 齿轮箱箱体动应力与轴箱垂向加速度的幅值谱基本一致, 主频均为570 Hz, 反映了箱体动应力水平与轮轨相互作用产生的高频激励密切相关; 列车运行速度由200 km·h-1增大到300 km·h-1时, 齿轮箱箱体的应力幅值呈现增大趋势, 尤其在箱体开裂的齿面检查孔位置, 其等效应力由5.56 MPa增大至16.67 MPa, 增大约2倍; 轨道磨耗造成的不平顺对列车轴箱和齿轮箱箱体的振动具有较大的影响, 列车由磨耗线路运营至打磨线路时, 轴箱高频阶段振动幅值水平明显降低, 箱体关键点的等效应力由16.26 MPa减小到10.16 MPa, 减小38%;车轮高阶多边形在列车高速运行时(300 km·h-1) 产生的高频(550~650 Hz) 激扰造成箱体高频振动和动应力、等效应力大幅提升, 箱体关键点的等效应力在镟轮前后由17.45 MPa减小到8.56 MPa, 减小51%。可见, 轨道打磨与车轮镟修均改善了齿轮箱箱体的受力状态, 因此, 选择合理的轨道打磨和轮对镟修周期可有效延长齿轮箱箱体的疲劳寿命。      

基于路面动态识别的ASR仿真研究

以路面附着系数为参数指标,在车辆行驶过程中对当前路面进行动态识别,同时将当前路面的最佳滑转率作为ASR系统的目标滑转率,当驱动力矩过大时通过调整制动力矩防止车轮过度滑转。使用单轮模型分别在大功率起步和跃变路面持续加速时进行了仿真试验,结果表明:系统能够快速准确地完成路面识别,同时对车辆的行驶状态进行实时判断,当驱动力矩过大时车轮的滑转率基本保持在当前路面的最佳滑转率,避免车轮出现过度滑转,确保车辆获得最大的驱动力,同时保持横向稳定。     

横风下高速列车动力学参数的多目标优化

为改善高速列车横风下运行的动力学性能, 提高运行平稳性和安全性, 以轮轴横向力和轮重减载率为优化目标, 对高速列车动力学模型的悬挂参数进行多目标优化设计; 建立高速列车多体动力学参数化模型, 依照大风限速标准, 加载列车在横风下以不同速度运行的气动力数据, 选取了止挡间隙、一系悬挂纵向和垂向刚度、二系悬挂纵向和垂向刚度、一系垂向减振器刚度、二系横向和垂向减振器刚度、抗蛇形减振器刚度及阻尼11个变量; 搭建高速列车动力学模型优化平台, 对高速列车多体动力学参数化模型的设计参数与轮轴横向力和轮重减载率的相关性进行分析, 得到列车各悬挂参数对轮轴横向力和轮重减载率的影响趋势; 基于相关性结果, 采用NCGA、AMGA和NSGA-Ⅱ遗传算法对高速列车的动力学参数进行优化设计。分析结果表明: 采用NSGA-Ⅱ算法的优化结果最为理想; 与轮轴横向力和轮重减载率相关性最大的参数为抗蛇形减振器刚度, 为反效应; 优化后列车的动力学性能得到明显的改善, 轮重减载率从原始的0.78整体优化到0.63以下, 且最小可以优化到0.49, 最高可降低37.2%;轮轴横向力从原始的16.8 kN整体优化到9.6 kN以下, 且最小可以优化到5.79 kN, 最高可降低65.5%;得到了优化目标的Pareto前沿最优解, 确定了列车各动力学参数设计变量的最优解集, 并对最优解集在其他列车速度和风速组合下的运行工况进行验证, 适用性较好。      

小半径曲线钢轨非对称打磨廓形设计方法

为设计可提升列车小半径曲线通过性能的钢轨非对称打磨目标廓形,对中国现有CN60钢轨廓形进行了几何推导;以钢轨廓形几何参数作为设计变量,以车辆系统多体动力学指标作为综合目标函数,考虑钢轨打磨约束条件,提出了一种针对小半径曲线钢轨非对称打磨廓形的多目标数值优化模型;基于差分进化算法编写了相应的数值计算程序,并选择合理的计算参数求解了优化模型;根据实际线路参数分析了优化后钢轨打磨廓形的轮轨接触几何特性,并验证了列车的小半径曲线动力学性能。研究结果表明:提出的优化方法具有较快的计算速度,优化模型仅迭代了97次即可获得理想的钢轨打磨廓形;非对称打磨使内外钢轨具有差异性的打磨位置与打磨深度,将轮轨对中位置向轨道内侧移动了约10 mm,且不会改变轮缘处的轮轨匹配特性,有效增大了轮对横移10 mm范围内的轮对滚动圆半径差与轮轨接触角差,降低了列车在通过小半径曲线时的轮对横移、轮轨横向力、脱轨系数和轮重减载率,提高了转向架的横向稳定性和轮轨磨耗性能;虽然该打磨方式获得的钢轨廓形增大了轮轨接触应力,但并不会引起轮轨塑性变形。由此可见,该设计方法为提高列车的中小半径曲线通过能力提供了一种可行途径。      

工艺因素对凸轮机构运动学的影响

本文分析了工艺因素在凸轮磨削加工过程中对直动滚子式挺柱凸轮机构的升程、速度及加速度的影响,并从理论上阐述了砂轮尺寸和位置变化带来的影响.     

连续测量轮轨力的测力轮对技术

本文介绍了用标准的机车辆轮对作为力传感器来连续测量轮轨相互作用的测力轮对技术，并以作者研究的测力轮对为例，介绍了选择最佳贴片位置的方法、电桥设计的一般原则及试验结果处理等技术。     

高速列车驱动车轴动态特性分析

将车轮和轴箱分别简化为集中质量和转动惯量,用连续弹性Timoshenko梁模拟变截面车轴,建立弹性轮对与轨道耦合垂向动力学模型,分析车轴动态刚度与轮轨作用力、车轴自身振动特性和车轴动应力的相互关系。发现:轮对的一阶和二阶固有频率分别由76.34Hz和130.03Hz降低到53.68Hz和100.02Hz,车轴的一阶模态振动加速度和弹性振动位移分别增加60.12%和92.21%,轮轨动作用力增加6.23%,车轴轮座内侧和轴颈危险截面的动应力分别增加39.30%和34.13%。分析结果表明:轮轨动作用力和车轴的动应力随着车轴动刚度的降低而增加,因此,提高轻量化轮对的固有频率和动态刚度能保证高速列车安全运行和提高车轴疲劳强度。     

不同磨耗阶段轮轨型面匹配下重载货车的动态性能

应用轮轨型面测量仪在大秦重载线路上跟踪测量了不同磨耗阶段的轮轨型面,基于这些轮轨型面,应用多体动力学软件SIMPACK建立C80重载货车模型进行仿真计算,分析轮轨型面对重载货车动力学性能的影响．结果表明：在运行平稳性和稳定性方面,标准LM型车轮型面最佳,且随着车轮磨耗量的增加,平稳性和稳定性逐渐降低;在曲线通过性能方面,各个阶段的车轮型面都达到了评价标准,脱轨系数和轮重减载率都随着轮轨的磨耗而减小;轮轨横向力随着车轮的磨耗而逐渐减小;标准LM型和Ⅱ型车轮型面的磨耗功率较小,与磨耗稳定期钢轨相匹配能相对降低车轮的磨耗速率．     

磨削方式对65Mn钢磨削淬硬层及其均匀性的影响

采用刚玉砂轮在卧轴矩台平面磨床上对65Mn钢进行了磨削淬硬,研究了磨削方式对65Mn钢磨削淬硬层组织、显微硬度、淬硬层深度及其均匀性的影响.结果表明:磨削方式对磨削淬硬层显微组织及其显微硬度无显著影响,淬硬层完全淬硬区均由细小均匀的针状马氏体、残余奥氏体和少量未溶碳化物组成,淬硬层高硬度值均在760～820HV之间;但随着磨削方式的改变,试件淬硬层深度及其均匀性相应改变.采用逆磨+顺磨或顺磨+逆磨+顺磨不仅可以增加磨削淬硬层深度,而且可以提高磨削淬硬层深度的均匀性.     

Temperature modeling in end grinding of coated workpieces

Grinding is an energy-intensive process in which the heat generated can cause various types of thermal damage to workpiece. Many theoretical, empirical or numerical models have been developed to predict grinding temperature. However, these models are not directly applicable for coated workpieces. Tools or other parts are coated with hard materials like tungsten carbide, ceramics or polycrystalline diamond to increase their surface hardness and prolong their life expectancy. In this paper, an empirical model is proposed to predict the maximum grinding temperature of coated workpieces. Experimental and numerical studies are carried out to validate the model. The results indicated that the new model is able to accurately predict grinding temperature.     

轮轨水介质粘着分析

借助于水介质作用下轮廓接触的数值解法,在忽略了由水介质传递的轮轨牵引力的条件下,建立了高速轮轨水介质粘着力的数值分析方法。给出了水介质作用下轮轨粘着力随列车运行速度的提高而急剧下降的变化特性,并定性地讨论了轮轨粘着力的这种下降的机理。     

高速铁路钢轨打磨技术及其应用

根据广深线钢轨斜裂纹的形成与发展特点,提出采用非对称打磨技术控制和减缓钢轨斜裂纹的形成,并进行了数值计算和现场打磨试验.数值计算结果表明:钢轨非对称打磨可以改变轮轨接触几何参数,使轮轨接触点向钢轨顶面中心移动,远离钢轨轨肩位置,并降低轮轨接触应力.现场打磨试验验证了数值计算结果,试验结果表明钢轨非对称打磨能改变钢轨光带,使接触点向钢轨踏面中心移动.     

磨耗状态下城际动车组轮轨曲线磨耗特性

以CRH6A城际动车组为研究对象，基于实测磨耗后轮轨型面，利用多体动力学软件Universal Mechanism建立了车辆动力学模型，计算了通过曲线时的轮轨力与轮对位置参数；在非线性有限元软件ABAQUS中，基于任意拉格朗日欧拉方法建立了轮轨三维滚动接触模型，计算了轮轨接触应力特性和滑移特性；基于Archard磨损模型，提出一种车轮表面接触区域磨损速率快速计算方法，研究了新轮、磨耗初期车轮和磨耗到限车轮与新轨、磨耗后钢轨相互作用下，车轮通过曲线时接触区域磨损特性。研究结果表明:新轮和磨耗后钢轨、磨耗初期车轮和新轨、磨耗到限车轮与新轨相互作用下最大法向接触应力分别达到了2 017、1 803和1 668 MPa，比新轮和新轨、磨耗初期车轮和磨耗后钢轨、磨耗到限车轮和磨耗后钢轨3种作用下最大接触应力高出20%以上；新轮和磨耗后钢轨、磨耗初期车轮与新轨、磨耗初期车轮和磨耗后钢轨相互作用下，轮轨间出现两点接触、三点接触，甚至四点接触；在多点接触下，轮缘处接触点表现出应力集中且磨损速率较高的特点，最大磨损速率分别达到2.60×10-5、3.82×10-5、3.52×10-5 mm·s-1，远高于新轮和新轨、磨耗到限车轮和新轨、磨耗到限车轮和旧轨3种作用下的磨损速率；磨耗到限车轮和新轨与磨耗钢轨相互作用下的磨损速率均相对较小，说明在磨耗后期的车轮磨耗相对较小；轨角磨耗会严重加剧新轮的轮缘磨耗，且磨耗初期车轮具有较高的轮缘磨损速率，应将车轮镟修周期和钢轨打磨周期相协调，并通过涂油等方式降低磨耗初期的轮缘磨损。