随着服役年限的增加,铁路钢轨表面会出现各种损伤。对钢轨进行有效打磨作业,对延长钢轨使用寿命和保障列车运行安全具有至关重要的作用。近年来,随着国家铁路系统的不断发展,日益增长的铁路维保需求对钢轨打磨提出更高的要求。钢轨砂带打磨作为一种新兴的高效打磨方式走入了人们的视野,其依靠接触轮、砂带与钢轨间复杂的接触作用,实现对钢轨表面的柔性高效率打磨。在实际的打磨作业中,槽形接触轮相比于平形接触轮砂带打磨拥有着更高的材料去除特性,但当前研究尚未揭示这种特性产生的内在机理。因此,本文通过仿真、建模与实验相结合的方式,对钢轨砂带打磨槽形接触轮的接触作用机理与材料去除特性进行深入探究。本文主要研究内容为:建立了槽形接触轮与钢轨间的参数化模型,并通过ANSYS Workbench软件对不同参数变化下的接触行为进行有限元模拟仿真,揭示了槽形接触轮非结构参数打磨压力、接触轮旋转角度与槽形接触轮结构参数螺旋角、齿槽比、齿数、切槽深度变化对接触最大应力、接触区域和橡胶层压入深度的影响规律。通过对结果的分析,发现当参数发生不同变化时,接触最大应力、接触区域与橡胶层压入深度变化符合一定规律。在此基础上,建立了槽形接触轮与钢轨静压状态下的接触理论模型。通过对赫兹接触理论的扩展与接触几何关系,求解槽形接触轮与钢轨间接触区域的数学表达式;然后,通过多元非线性回归方式计算接触区域内最大应力的回归方程,实现对应力集中区域压力分布的求解,并结合椭球压力分布区域,最终合成为压力分布模型;最后设计接触静压试验台实验,使用FUJIFILM的LLLW压力膜进行实验记录并提取数据,同时对模型进行数据计算,通过结果比对验证模型的准确性。建立槽形接触轮钢轨打磨材料去除模型,通过对模型的分析,对槽形接触轮相比平形接触轮拥有更高材料去除率的原因提出假设;然后,在打磨实验平台上设计并进行材料去除实验,通过将槽形接触轮与平形接触轮在不同压力下材料去除率理论与实际比进行对比分析,验证假设的正确性,最终得到槽形接触轮钢轨砂带打磨高材料去除特性的原因。实验同时对比了槽形接触轮与平形接触轮在打磨过程中振动、噪声、电流与打磨后粗糙度的表现,探究了槽形接触轮钢轨砂带打磨在其他打磨特性上的优势。