第一章绪论
在运输系统中铁路运送业起着重要的作用,生产力的配置,产运销的构成,需要依靠铁路作为纽带。而随着高速铁路和轨道交通的发展，其地位更加突出。作为轨道结构技术进步的重要标志，无缝线路是实现高速、重载轨道结构技术的最优选择也是我国铁路实现跨越式发展的重要课题。随着无缝线路的发展，对钢轨焊接接头质量提出了更高的要求，即要求钢轨焊接接头具有较高的内在和外在的质量。接头内在质量通过设备自动化、数字化、模块化等方面的改进己得到较好的保证;外在质量要求钢轨焊接接头表面无缺陷、具有较高的几何尺寸精度和高平直度等，其中焊接接头平直度影响最大而且很难达到较高的精度要求。
国内外高速铁路的研究和实践经验表明，在线路方面，必须具备持久稳定的高平直度，尤其是焊接接头处，它是反映钢轨垂直方向上波浪起伏状况的指标，钢轨质量好坏的衡量标准之一也是依靠平直度。假如钢轨平直度不高，会使轮轨撞击加剧，引起线路剧烈晃动，成倍的增大轮轨作用力，使轮轨的受力状态变的恶化，机车车辆部件和轨道也受到严重危害，列车速度的提高受到制约，最严重的后果是会导致列车脱轨倾覆，会危及行车安全。因此，钢轨表面平直度不仅直接影响列车的安全性，也会影响运行速度和乘客的舒适度，而且也是钢轨使用寿命的重要指标之一，必须用严格的标准来进行控制钢轨的生产。
文献指出，现阶段我国主要干线的焊接接头的平直度与1632-200《钢轨焊接》关于平直度的要求还有很大的差距。一些研究人员采用型尺测量方法，测试了某线路现场铺设的部分钢轨焊接接头平直度
平直度测试结果表明，该线路焊接接头平直度与TB/T 1632-2005《钢轨焊接》关于平直度的要求差距较大。从表1-1可以看出，两种焊接方法所得接头合格率都不高，导向面合格率高于行车面合格率，这一方面说明行车面平直度要求较导向面更为严格，另一方面也表明了我国对于线路高低接头控制还有待进一步加强。
国内外严格控制高速铁路钢轨的平直度，而钢轨的矫直精度是保证钢轨平直度的关键。在钢轨生产过程中矫直是必不可少的工艺，各国比较先进的钢轨生产厂十分重视钢轨矫直技术，尤其是美国、法国、德国、日本等国。不同的标准要求钢轨的平直度也不同，如下图1-2所示，图1-3为钢轨焊接接头平直度允许的最大偏差。
为了提高钢轨焊接接头平直度的精度，除了需要先进的测量系统外，还需要现先进的钢轨四向调直机。以前国内使用的液压矫直机是反复的进行测量和矫直，效率低，工作强度高。随着技术的发展，半自动矫直机应运而生，虽然一定程度上改变了这种状况，但是矫直力和矫直行程这两个工艺参数依然难以确定，主要依靠经验和感觉矫直，精度很难保证。在工业发达的国家里，钢轨矫直普遍采用高自动化、智能化设备，生产效率和质量控制精度高，直接避免了人为因素对产品质量的影响，但是进口的调直机价格非常昂贵。
近年来上海己有高校通过吸收国外的先进设计理念，集激光检测技术、实时监控反馈技术、电液比例控制技术和现代数控技术于一体，成功研制出新一代的钢轨四向调直机，很大程度上改变了矫直过程的控制操作模式，钢轨平直度的控制精度一定程度上也有所提高。操作人员在操作控制区域里能直观的了解到钢轨在矫直过程中的施力大小与产生的相应位移量关系，并参考这些数据信息来进行矫直调控。
目前各焊轨厂普遍使用的是进口调直机和上海理工大生产的钢轨四向调直机，虽然一定程度上能够满足需求，提高精度，但是在现场工作的过程中对矫直力和矫直行程的控制还是依靠人的经验感觉，也需要经过反复的矫直，降低了生产效率;而且调直机在水平方向矫直时由于刚性强度不够，长时间使用造成了部分构件的弯曲，影响了矫直精度。基于此，本论文对钢轨四向调直机的部分机械构件进行了重新设计，并建立了矫直参数的数据库系统，使钢轨四向调直机结构更加合理，功能更加完善，矫直效率和自动化程度也进一步提升。
第二章 文献综述................... 13-15
第三章 钢轨四向调直................... 15-24
3.1 机械结构................... 15-19
3.2 重要部件的................... 19-20
3.2.1 减速器、变频器................... 19-20
3.2.2 矫直油缸的................... 20
3.2.3 调直机的................... 20
3.3 四向调直机的工作................... 20-22
3.3.1 四向调直机................... 20-21
3.3.2 液压控制................... 21-22
3.4 四向调直机...................22-24
第四章 钢轨矫直参数................... 24-36
4.1 钢轨压力................... 24-25
4.2 压力矫直................... 25-26
4.3 压力矫直................... 26-27
4.4 有限元分析................... 27-36
4.4.1 ANSYS软件................... 28
4.4.2 钢轨的非线性................... 28-29
4.4.3 有限元模型的................... 29
4.4.4 几何模型的................... 29-30
4.4.5 材料参数的确................... 30-31
4.4.6 网格划分................... 31-32
4.4.7 求解和后处................... 32-34
4.4.8 模拟结果................... 34-36
结论
木论文对全自动钢轨四向调直机的机械部分和电气部分做了阐述，并对钢轨矫直过程进行了模拟，结论如下:
1、设计上改善了四向调直机在调直时由于强度不够造成水平方向弯曲的情况，提高了调直机的稳定性和寿命;
2、通过Ansys模拟分析，确定了施力点和支点的位置，并获取了初始挠度和矫直参数的数据，建模合理，与现场试验的矫直力比较吻合;
3、建立了矫直参数的数据库系统，能够在自学习的模式不断对数据库进行优化，提高了系统的自动化程度，有利于提高接头的质量。
综上所述，初步设计的钢轨全自动四向调直机具有很好的可行性，对保证焊接接头的平直度和提高矫直效率具有非常重要的实际意义。