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铁路车轮裂纹在线检测方法研究

四川大学学报（工程科学版） 2004年第5期36卷 78-81页

作者：黄成祥侯力蒲茜周自波李耀东四川大学制造科学与工程学院四川成都610065

早期发现车轮的初始疲劳裂纹是避免铁路车辆行车事故的最有效的方法。采用弹性力学的理论,分析了疲劳裂纹产生时弹性波的主要传播形式及声发射现象,分析了疲劳裂纹信号与噪声信号在波形、频率和幅度上的明显区别,提出了测量点位的确定... 详细信息

早期发现车轮的初始疲劳裂纹是避免铁路车辆行车事故的最有效的方法。采用弹性力学的理论,分析了疲劳裂纹产生时弹性波的主要传播形式及声发射现象,分析了疲劳裂纹信号与噪声信号在波形、频率和幅度上的明显区别,提出了测量点位的确定原则和用宽带声发射传感器接收疲劳裂纹信号采取的措施及硬软件去噪的方法。建立了应变能与疲劳裂纹信号之间的数学模型。通过高保真宽带传感器实时真实地获取被测材料结构中产生的宽带声发射信号,并分析研究源产生的超声波模式,找出对应模式波的内在持征,即可进行缺陷的参数识别和定位。为车轮早期疲劳裂纹的识别提供了一种新方法。

关键词：铁路车轮疲劳裂纹在线检测声发射

高碳钢铁路车轮新型热处理冷却工艺有限元模拟

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材料热处理学报 2021年第1期42卷 181-188页

作者：姚三成江波刘学华赵海宫彦华邹强轨道交通关键零部件先进制造技术国家地方联合工程研究中心安徽马鞍山243000 轨道交通关键零部件安徽省技术创新中心安徽马鞍山243000 马鞍山钢铁股份有限公司技术中心安徽马鞍山243000

针对非珠光体层十分突出的高碳钢重载车轮,基于***和Thermal Prophet建立了踏面淬火(CVQ)与复合淬火(CPQ)的有限元数值模型,对比分析了两种冷却方式对车轮热处理温度场及组织性能的影响,并进行了实物验证。结果表明:模拟计算结果与实物... 详细信息

针对非珠光体层十分突出的高碳钢重载车轮,基于***和Thermal Prophet建立了踏面淬火(CVQ)与复合淬火(CPQ)的有限元数值模型,对比分析了两种冷却方式对车轮热处理温度场及组织性能的影响,并进行了实物验证。结果表明:模拟计算结果与实物验证结果吻合较好。自踏面向下,CVQ车轮的温度梯度、组织梯度及强硬度梯度显著,其踏面近表层的非珠光体层深约15 mm,为马氏体(M)、贝氏体(B)及其混合组织。CPQ工艺能有效控制或基本消除非珠光体层,优化了轮辋全截面显微组织,强硬度梯度合理,并在踏面次表层一定深度范围内形成局部的强硬度极大值区,使该区域的强硬度较CVQ车轮略有提高。

关键词：铁路车轮非珠光体层复合淬火有限元多场量耦合

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铁路车轮热处理后高温标识控制系统研究

铁路车轮热处理后高温标识控制系统研究

作者：梁鹏飞天津科技大学

学位级别：硕士

中国铁路在我国发展史扮演了一个非常重要的角色。随着“中国制造2025”的提出,中国装备不断向智能化方向发展,铁路车轮制造厂生产线也不断向智能制造转型。铁路车轮生产过程中必不可少的一道工序——信息标识也在不断地技术更新,从最... 详细信息

中国铁路在我国发展史扮演了一个非常重要的角色。随着“中国制造2025”的提出,中国装备不断向智能化方向发展,铁路车轮制造厂生产线也不断向智能制造转型。铁路车轮生产过程中必不可少的一道工序——信息标识也在不断地技术更新,从最早的模板撞号、耐高温涂料标识、高能束电弧标识、正负极铝丝喷号发展至今,在工件上的标识内容更加的丰富清晰,方便辨识,更加美观。同时,在信息化的今天铁路车轮企业对车轮生产各种信息的追溯与大数据的存储也有了更严格的要求,因此针对上述问题研发新型标识设备势在必行。本文主要工作如下:1.根据铁路车轮热处理后的实际生产流程和功能要求,结合现场环境与性能指标等因素综合设计了高温铁路车轮踏面标识设备控制系统的控制技术总方案,基于西门子S7-1200PLC、伺服运动控制开发整套控制系统,构建了控制系统硬件和PLC控制程序,完成现场调试与跟踪维护等工作。2.针对铁路车轮热处理后高温标识设备在现场使用过程中出现的如车轮踏面定位不准、激光打标机返回信息截取内容不准确等问题,进行了系统的研究,使用数理统计中的拉依达准则有效减少激光测距的测量误差,并对信息传递中的数据结构进行分析,优化开放式通讯指令的运用提高了数据截取的准确性,为数据收发正确性的判断提供了保障。

关键词：铁路车轮高温标识运动控制 plc控制

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铁路车轮锻造前毛坯双面标识控制系统研究

铁路车轮锻造前毛坯双面标识控制系统研究

作者：刘雨天津科技大学

学位级别：硕士

在信息化的今天,钢铁企业对钢材生产各种信息的追溯与大数据的存储有了更严格的要求,所以在钢铁企业中,钢坯标识设备是必不可少的重要设备之一。为了便于对钢铁产品进行生产管理和质量管理,通常需要对生产的钢坯进行编码,将钢坯炉号、... 详细信息

在信息化的今天,钢铁企业对钢材生产各种信息的追溯与大数据的存储有了更严格的要求,所以在钢铁企业中,钢坯标识设备是必不可少的重要设备之一。为了便于对钢铁产品进行生产管理和质量管理,通常需要对生产的钢坯进行编码,将钢坯炉号、钢种、重量和操作人员姓名等组成的二维码及字码标识在钢坯的表面,避免发生混坯现象。当钢坯出现质量问题时,可及时有效地找到出现问题的环节并加以解决。本文将主要针对以下几方面研究:1.本文在充分了解铁路车轮生产过程后,根据实际生产流程和功能要求,结合现场环境等因素综合分析研判,设计了铁路车轮锻造前毛坯双面标识控制系统的总体方案和标识方法,并确定了系统的工作原理和技术方案。2.根据确定的技术方案完成了铁路车轮锻造前毛坯双面标识控制系统硬件的构建,对系统中的电气元件进行选型与控制研究,包括PLC、伺服电机、打标激光机、传感器和气缸等硬件设备。3.根据确定的技术方案,利用TIA portal V15编程软件,完成了铁路车轮锻造前毛坯双面标识控制系统的程序的编写调试与变量规划,绘制了人机交互系统界面,使系统实现自动化运行和状态监视。4.系统地阐述了西门子S7-1200 PLC与西门子Win CC、打标激光器、厂方西门子S7-300 PLC等设备之间的通讯方式和通讯协议,使得数据信息在系统中各设备之间准确完整地传递。5.标识效果是标识控制系统性能的直接体现,通过实验模拟激光测距传感器在伺服电机的电磁干扰以及动态测量下的测距误差,提出了抗干扰的解决方案以及伺服电机运动速度限制;研究激光打标机本身参数对打标效果的影响。

关键词：铁路车轮钢坯标识 PLC控制运动控制

铁路车轮轮辋裂纹特征区域形成机理及扩展阻滞研究

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铁路车轮轮辋裂纹特征区域形成机理及扩展阻滞研究

作者：高鹏程北京交通大学

学位级别：硕士

轮辋裂纹被称为“车轮癌症”,是制约铁路车轮服役可靠性的百年难题,本文以车轮轮辋裂纹为研究对象,采用失效分析的方法认识了轮辋裂纹存在扩展阻滞效应这一物理现象;进行等效缩比试验复现了轮辋裂纹的扩展阻滞行为;建立了理论模型对轮... 详细信息

轮辋裂纹被称为“车轮癌症”,是制约铁路车轮服役可靠性的百年难题,本文以车轮轮辋裂纹为研究对象,采用失效分析的方法认识了轮辋裂纹存在扩展阻滞效应这一物理现象;进行等效缩比试验复现了轮辋裂纹的扩展阻滞行为;建立了理论模型对轮辋裂纹扩展阻滞特征进行了描述。首先开展了轮辋裂纹特征区域尺寸特征和微结构特征研究,轮辋裂纹存在夹杂物、鱼眼区域以及锯齿状裂纹三个特征区域。其尺寸特征表现为夹杂物尺寸在毫米级别、鱼眼区近似为圆形且表面较为平整、锯齿状裂纹呈现高度锯齿的特征且锯齿齿高和齿宽的长度分布近似为正态分布。微结构特征表现为整个裂纹面均存在着铁素体纳米晶层,裂纹面及其下方存在着大量的二次裂纹。裂纹出现锯齿状的特征原因为裂纹的扩展速率低于一个数值,扩展路径会发生偏折,从而形成锯齿状特征。裂纹面之间的剧烈挤压摩擦导致铁素体纳米晶和二次裂纹的形成。其次开展了车轮轮辋裂纹扩展的等效缩比试验,不同轴向载荷作用下车轮钢Ⅲ型裂纹扩展试验。没有轴向载荷的纯剪切加载,裂纹扩展由于裂纹面之间的接触,其扩展速率会随着裂纹长度的增大而减小。裂纹扩展速率至少低于2×10mm/cycle时,裂纹扩展会呈现锯齿状的特征。存在压缩载荷后,裂纹面的摩擦接触更严重,裂纹扩展阻滞更加明显。当施加拉伸载荷,裂纹面张开,裂纹面不存在摩擦接触,裂纹扩展速率越来越快。最后开展了轮辋裂纹扩展阻滞模型和临界尺寸研究,基于Rice裂纹扩展阻滞模型,发展了轮辋裂纹扩展阻滞模型,描述滚动接触载荷作用下轮辋裂纹的扩展和阻滞行为。基于扩展阻滞模型,预测了距离轮辋裂纹位置、车轮多边形对轮辋裂纹扩展的临界尺寸的影响。轮辋裂纹的临界尺寸随着裂纹距离车轮踏面深度的增大而减小,车轮多边形情况下,临界尺寸会迅速增大,甚至轮辋裂纹会一直扩展,无临界尺寸。本研究加深了人们对于轮辋裂纹萌生和扩展机理的进一步认识,对铁路车轮服役可靠性和修程修制具有指导意义。图77幅,表6个,参考文献68篇。

关键词：铁路车轮轮辋裂纹 Ⅲ型裂纹扩展扩展阻滞滚动接触疲劳

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铁路车轮生产线标识系统监控软件设计与优化

铁路车轮生产线标识系统监控软件设计与优化

作者：路明超天津科技大学

学位级别：硕士

随着国内外铁路运输行业的快速发展,铁路车轮生产制造行业也迎来了飞速的发展阶段。铁路车轮作为铁路运输机车车辆的重要组成部分,其技术研发、生产和制造一直是国家大力发展和扶持的对象。太原重工轨道交通设备制造公司于2012年升级了... 详细信息

随着国内外铁路运输行业的快速发展,铁路车轮生产制造行业也迎来了飞速的发展阶段。铁路车轮作为铁路运输机车车辆的重要组成部分,其技术研发、生产和制造一直是国家大力发展和扶持的对象。太原重工轨道交通设备制造公司于2012年升级了其二厂铁路车轮生产线,大幅提高了铁路车轮生产的质量与效率,近期其一厂车间的智能化升级改造项目也在稳步推进过程中。本课题来源于其生产线智能化改造升级过程中,目的是形成可靠的质量追溯系统。本课题主要研究内容如下:(1)基于WinCC组态软件设计研制了铁路车轮生产线标识系统监控软件,内容主要涉及软件与硬件装置之间的通讯、软件变量设计、监控软件监控画面的设计、监控软件与上级设备现场设备以及MES系统的数据交换以及软件的管理加密等。(2)根据铁路车轮生产线智能化改造的技术提升需求以及MES系统的具体开发需求,使用SQL Server数据库作为监控软件的数据基础,为将来的企业信息层与管理层间的全面融合奠定了基石。基于SQL Server数据库与Oracle数据库对厂方下传的生产数据进行数据冗余备份,防止网络故障造成的上级数据库断线影响生产。(3)基于C#开发了扫码机成像质量监控软件,对扫码机的成像质量进行监控,为后期调整优化扫码机安装位置及参数调整提供数据反馈。(4)根据现场客户需求,实现数据报表导出功能,可以实现将生产数据导出至指定格式的XLS表格中。

关键词：铁路车轮激光标识监控软件工业数据交换

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用接触角曲线反推法设计铁路车轮踏面外形

同济大学学报（自然科学版） 2002年第9期30卷 1095-1098页

作者：沈钢叶志森同济大学沪西校区机车车辆系上海200331

为了寻求机车车辆踏面外形的基于目标的设计方法 ,研制了一种根据接触角特性曲线和轨头外形的反推算法 ,并研制了相应的计算机软件 .以某一独立轮踏面为例 ,探讨了该方法在设计踏面外形时的可行性和优越性 .

关键词：接触角曲线反推法铁路车轮踏面外形机车车辆特性曲线轨头外形计算机程序化设计

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铁路车轮设计技术及展望

钢铁译文集 2015年第1期 46-54页

作者： Yoshinori Okagata 日本新日铁住金公司

铁路整体车轮必须具有良好的性能，如足够的强度、耐磨性能、抗热损性能和噪音／振动特性等。整体车轮由轮毂、辐板和轮辋组成，各部分的性能要求并不相同。辐板必须具有足够的力学强度以承受列车载荷，同时辐板结构的设计须考虑热应力... 详细信息

铁路整体车轮必须具有良好的性能，如足够的强度、耐磨性能、抗热损性能和噪音／振动特性等。整体车轮由轮毂、辐板和轮辋组成，各部分的性能要求并不相同。辐板必须具有足够的力学强度以承受列车载荷，同时辐板结构的设计须考虑热应力分布。轮辋部分的钢种材料应考虑耐磨性和抗热损伤性能，而这两者与材料的碳含量有着不同的相关性。日本国内使用的铁路车轮材料规范是基于一系列轮轨磨耗性能研究试验结果而制定的。

关键词：铁路车轮车轮设计耐磨性能展望技术整体车轮力学强度热应力分布

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铁路车轮超声波B型检测的图像分割算法

无损检测 2017年第7期39卷 8-11页

作者：任明照高东海郑韵娴中国铁道科学研究院金属及化学研究所北京100081

基于图像分割原理,对检测图像中的缺陷区域进行分割和提取,根据超声波B型图像在纵向和横向的不同特点,改进了传统区域生长的图像分割方法;以超声波B型图像中的颜色极值点为种子像素,在图像的纵向和横向采用不同的生长准则,提出了在纵向... 详细信息

基于图像分割原理,对检测图像中的缺陷区域进行分割和提取,根据超声波B型图像在纵向和横向的不同特点,改进了传统区域生长的图像分割方法;以超声波B型图像中的颜色极值点为种子像素,在图像的纵向和横向采用不同的生长准则,提出了在纵向上采用波谷阈值的生长准则,在横向上采用相关系数阈值的生长准则,并通过实际的铁路车轮超声波B型检测试验验证,取得了良好的缺陷信号区域分割效果。

关键词：铁路车轮超声波B型检测图像分割区域生长