[發明專利]一種基于區間分割的鋼軌打磨廓形快速預測方法

在審

• 申請號: 202010622596.4
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111764208A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 解歡;陳祥;王引衛;蔡振宇;曾威
• 申請（專利權）人: 西京學院
• 主分類號: E01B31/17
• 分類號: E01B31/17
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 楊曄

1.一種基于區間分割的鋼軌打磨廓形快速預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：建立單個砂輪打磨量與打磨參數之間的量化關系模型；

步驟二：根據在役鋼軌斷面廓形曲線的幾何特征和打磨列車的打磨范圍，采用區間分割方法對之進行劃分，得到具有不同曲率的鋼軌廓形區間段；

步驟三：采用打磨試驗方法計算不同區間的基準打磨面積；

步驟四：結合計算得到的基準打磨面積，得到各個分割區間鋼軌的真實打磨面積，反求計算砂輪端面與鋼軌廓形曲線的截切點，最后基于鋼軌打磨順序成形機理預測最終得到的鋼軌打磨廓形。

2.根據權利要求1所述的一種基于區間分割的鋼軌打磨廓形快速預測方法，其特征在于，所述的步驟一包括如下具體步驟：

步驟1.1：鋼軌打磨過程實際上是金屬去除的過程，基于鋼軌打磨微觀機理，金屬去除體積與打磨速度v和打磨功率P之間的關系采用式(1)進行描述：

其中，u為比能，Q為打磨能耗，V_g為去除金屬體積，d為打磨砂輪直徑，V_l為打磨砂輪線速度，P為打磨功率，v為打磨列車運行速度，K為系數，與打磨砂輪類型、鋼軌材料、打磨環境相關；

步驟1.2：當v和P為常數，且打磨時間足夠短時，將打磨砂輪打磨面積視作為一個常數，即，可以使用去除材料的橫截面積S表達打磨量V_g，因此，打磨量使用公式(2)進行計算：

V_g＝S·v·t (2)

整個打磨過程中對應的能耗Q采用公式(3)進行計算：

Q＝P·t (3)

根據式(1)～(3),比能u可以采用公式(4)進行表示：

則，打磨量V_g和打磨參數之間的量化關系轉變成為打磨面積S與打磨參數之間的關系；

步驟1.3：V_l與砂輪直徑d、轉速n之間的關系可以采用式(5)進行計算：

V_l＝π·d·n (5)

綜合式(1),(4)和(5)，打磨面積S可通過式(6)計算：

其中，且當砂輪轉速n、偏轉角度α、砂輪類型、鋼軌材料和打磨施工環境確定后，K₀為一個常數；

步驟1.4：為確定系數K₀，引入基準打磨面積的概念，即基于某打磨功率P₀、打磨速度v₀進行打磨試驗，通常為常用打磨功率和打磨速度，并使用鋼軌輪廓測量儀測量打磨前后鋼軌廓形曲線，計算得到打磨前后廓形的面積差S₀；在此基礎上，系數K₀采用公式(7)進行計算：

步驟1.5：則任意打磨參數下單砂輪的打磨面積通過式(8)進行計算：

分析公式(8)可知，打磨面積S只與基準打磨面積S₀、砂輪偏轉角度α、打磨功率P和列車運行速度v相關，將這些參數確定后，就能夠得到任意打磨模式下的打磨面積S，即建立了單砂輪打磨量與打磨參數間的量化關系。

3.根據權利要求1所述的一種基于區間分割的鋼軌打磨廓形快速預測方法，其特征在于，所述的步驟二包括如下具體步驟：

步驟2.1：考慮鋼軌打磨砂輪的磨削能力與磨削位置有關，以鋼軌標準廓形曲線的曲率為依據，忽略具有相同曲率的廓形曲線的磨損差異，將具有相同曲率的鋼軌曲線作為同一區間段，對鋼軌廓形曲線進行分割，得到具有不同曲率區間的待打磨鋼軌廓形曲線；

步驟2.2：由于鋼軌打磨列車的實際打磨區間通常小于鋼軌廓形區間，為準確確定待打磨鋼軌廓形曲線，利用鋼軌軌腰或軌底信息將打磨列車的實際打磨區間與步驟2.1確定的待打磨鋼軌廓形曲線對齊，確定實際打磨區間的左右邊界，最終得到準確的鋼軌打磨曲線。