张科元，林 强，王文健，郭 俊，刘启跃

(西南交通大学 摩擦学研究所，四川 成都 610031)

钢轨打磨技术是我国重要的钢轨维护技术，可以有效改善钢轨型面、预防钢轨波磨、保持钢轨平顺度、控制轨面裂纹扩展等，达到改善轮轨关系并延长钢轨使用寿命的目的[1-4]。打磨小车是钢轨打磨设备的主要部分，其动力学行为直接影响钢轨打磨质量；另外，打磨小车悬挂装置简单导致其稳定性较差[5]，因此有必要分析打磨小车作业过程中的动力学行为。

建立打磨小车动力学模型的关键是模拟打磨砂轮与钢轨的相互作用力，两者接触关系为端面磨削。考虑到磨粒分布的随机性、磨削过程高温产生的材料相变以及冷却介质的作用，磨削加工是较复杂的过程[6]。文献[7]基于文献[8，9]的研究，认为磨削力由切削变形力和摩擦力构成，建立了外圆切面磨削的磨削力数学模型。王君明等[10，11]采用有限元建模和试验的方法，建立了55钢与CBN砂轮的磨削力数学模型。

本文采用有限元方法拟合单颗磨粒磨削钢轨材料的磨削力公式，结合砂轮表面磨粒的分布，建立适用于钢轨打磨端面磨削的简化磨削力数学模型。将上述接触关系与打磨小车动力学模型结合，建立考虑砂轮-钢轨磨削接触的打磨小车动力学模型。

1 钢轨打磨小车动力学模型

打磨小车主要由独立轮对、构架、摇架、打磨电机(安装在摇篮内)构成，如图1所示。打磨作业时，液压缸6首先驱动摇架偏转至一定角度，该偏转角度导致的打磨电机横向位移由液压缸4补偿；……