铁路除沙车集沙铲集沙过程有限元模拟研究

铁路除沙车是课题组研发的用于沙漠地区铁道线路除沙的专用设备,集沙装置是铁路除沙车的重要组成部分,在进行集沙工作时,集沙装置的集沙铲承受了较大的阻力。为了研究集沙铲工作时的受力情况和功耗情况,根据集沙铲和积沙的各自特点,建立了沙土模型、积沙结构模型和集沙铲模型,对集沙铲切割积沙的过程进行了有限元动力学分析。由仿真结果可知,集沙铲在旋转速度300 r/min,进给速度3 km/h的额定工况下,其最大应力为71.45 MPa,最大切割阻力为6 500 N,最大切割功耗在14~18.5 kW之间,集沙铲叶片下边缘和外侧边角处存在应力集中。研究结果为铁路除沙车集沙铲结构的优化和驱动马达的选型提供了理论依据。     

铁路轨道除沙车除沙装置的离散元仿真分析与试验

为研究除沙车作业时的性能参数,以自主研发的铁路轨道除沙车为研究对象,运用EDEM进行除沙性能虚拟试验;建立了除沙车机械—沙土离散元接触模型,分析了沙粒在除沙车内集沙、排沙、抛沙的动态过程和数值规律。研究表明,仿真分析和试验结果较为吻合,额定工况最大除沙质量110 kg/s,集沙铲和抛沙扇最大工作阻力分别为6 500 N和1 650 N,最大转矩分别为1 100 N·m、200 N·m,抛沙扇转速在250 r/min时满足最近抛沙距离设计指标。研究结果对除沙车性能参数的选取和结构优化设计有重要指导意义。     

新XiV20FX型和22HLX型柴油机

介绍日本新Xi公司新近推出的两种柴油机：一种为V20FX型，高速机，缸径205mm，行程220mm，转速1650r/min下的标定功率为3000kW(12缸机）和4000KW（16缸机）；另一种为22HLX型，中速机，缸径220mm，行程300mm，标定转速为1000r/min，单缸功率为232kW，有6、8、12、16、18缸5种机型。     

不同调速器对柴油发电机组瞬态调速率的影响

阐述了在PTO和TSC1的2种调速方式下,转速为1 500 r/min时的柴油发电机组的瞬态调速率和稳定时间,并分析该试验及瞬态调速率对于柴油发电机组的影响。     

换枕机扒砟过程道砟阻力特性研究

根据散体力学原理分析换枕机扒砟过程扒齿受力情况,得出影响换枕机扒砟过程道砟阻力特性的主要因素为道砟密实度及扒砟速度;应用离散元软件EDEM建立道床离散元模型对换枕机扒砟过程进行仿真,仿真分析换枕机在不同扒砟速度下不同扒砟阶段的道砟阻力变化规律,得到扒砟速度与扒砟过程道砟阻力的关系,明确了换枕机扒砟过程道砟阻力特性,进而得出基于换枕机工作效率条件下的最大道砟阻力值,为换枕机结构强度设计及其液压系统稳定性研究奠定基础。     

基于UM仿真软件的高速磁浮列车轨道不平顺的动力学响应研究

考虑轨道不平顺因素,提出了一种基于UM仿真软件的高速磁浮列车轨道不平顺动力学研究策略。首先,实况下测量当磁浮列车的运行速度为300 km/h和430 km/h时,左右测点的不平顺变化幅值范围及其增加量值。然后,通过将轨道不平顺谱导入UM软件,并基于所搭建的高速磁浮列车模型,验证基于UM仿真模拟高速磁浮列车在此条线路运行的可行性。最后,将不平顺条件放宽至现有不平顺标准最大幅值(-4.3 mm,+3.8 mm)。通过仿真分析可知,当运行速度为430 km/h和500 km/h时,高速磁浮列车仍可安全运行。当运行速度为600 km/h,不平顺幅值增大为1.1倍和1.2倍时,高速磁浮列车仍可安全运行。但当不平顺幅值增大至1.3倍时,悬浮间隙最大值将超出下限值18 mm,导致高速磁浮列车不能安全运行。     

跨坐式单轨车辆导向轮受力仿真分析研究

跨坐式单轨车辆的转向架和轨道梁与其他轨道交通系统不同,因而其动力学问题具有自身特点。特别是在车辆的曲线通过性方面,导向轮的受力情况是评价其运行稳定性的主要指标。运用动力学仿真软件Simpack建立了车辆仿真模型,分析得出导向轮在不同速度、不同轨道半径下的受力情况,并拟合出了导向轮的受力公式。     

重载机车曲线工况下耦合连杆的载荷分析

分析了曲线工况下转向架径向机构的受力情况。首先根据DF8B内燃机车径向转向架的力学简化模型,推导出曲线工况下耦合连杆的受力公式,然后利用多体动力学软件SIMPACK建立了DF8B内燃机车的动力学模型并进行动力学仿真分析,通过仿真结果对理论公式进行验证。在此基础上,研究了运行线路的曲线半径、外轨超高、机车运行速度、轨道不平顺、机车车轮轮径以及转向架结构参数对耦合连杆载荷的影响。结果显示,机车运行速度每增加20 km/h,连杆载荷大约增加25~30 k N,连杆偏距分别增大10%、20%时,连杆载荷分别减小8.8%和16.5%。     

预防非工作边表面裂纹的直尖轨倒圆弧半径取值研究

针对高速道岔直尖轨非工作边表面出现纵向裂纹的问题,通过建立车辆道岔多体动力学模型和三维弹塑性轮轨接触有限元模型,分析倒圆弧半径对直尖轨等效应力及其作用位置的影响。结果表明:尖轨顶宽30mm到顶宽40mm断面间易发生非工作边表面裂纹,其中顶宽35mm断面的受力状态最为不利;倒圆弧半径取值越大,对尖轨降低值的影响越大,为降低对车辆轨道动力性能的影响,在相同条件下,应尽可能选择较小半径的倒圆弧;直尖轨倒圆弧能够有效降低内部的等效应力,并能增大应力作用位置到非工作边的距离;综合考虑直尖轨降低值和受力状态,倒圆弧半径取3mm时优于其他半径取值。     

基于EDEM的石灰石漏斗车装卸仿真分析

采用EDEM软件对石灰石漏斗车装卸载流态、卸载时间和车体结构受力进行了仿真分析,分析结果表明,石灰石颗粒约经过11.8 s完成卸载,卸载过程中整体流速平稳且各部分卸载较均匀,侧墙动压力约为静压力的1.43倍,有限元分析时应重点关注,必要时进行结构的进一步优化设计。     

6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊首尾端组织及性能研究

达到稳定工艺参数前,搅拌摩擦焊焊接首尾端处于开环位移控制的状态,研究了首尾端不稳定焊接区域存在的原因,通过分析轨道交通用3.5 mm铝合金搅拌摩擦焊接头组织结构与性能,对不同区域内焊缝性能进行对比统计。结果表明：在转速为1 500 r/min,焊速为1 100 mm/min的焊接工艺参数下,焊速提升与下降区域内材料成型与稳定焊接区略有差异;靠起始端和结尾端的焊缝抗拉强度略低于中部稳定焊接的焊缝,建议工程化应用中设置首尾端预留加工量为30 mm,对搅拌摩擦焊焊接质量的提高有较高的参考价值。     

160km/h市域快速轨道交通最小竖曲线半径的动力学分析

基于SIMPACK动力学软件创建了适用于160 km/h市域快速轨道交通的车线动力学仿真模型,在不同竖曲线半径的纵断面线路上进行了仿真分析。结果表明:车体垂向加速度最大值随着竖曲线半径的增大而减小,两者成二次降函数关系;建议160 km/h市域快速轨道交通的车体垂向加速度允许值取0.17 m/s2,最小竖曲线半径取12 km。     

地铁用内燃调车机车噪声测试与分析

应用噪声测试分析系统对地铁用内燃调车机车各工况下室内噪声进行测试,获得不同工况下各测试点的噪声数据。通过数据分析可知:Ⅰ端司机室在各工况下噪声值均在标准要求的78dB(A)限值以下,Ⅱ端司机室在柴油机转速为1 500r/min、1 800r/min、2 100r/min 3个工况下超标;造成Ⅱ端司机室超标的主要噪声源是柴油机的工作噪声,同时也受到柴油机-变速箱系统所产生的低频结构噪声的影响;机车整体设备布局不合理是Ⅱ端司机室噪声超标的主要原因。分析结果可为内燃机车降噪设计提供理论依据。     

高速铁路竖曲线参数取值与动力学分析

基于车辆-轨道耦合动力学理论,采用仿真软件研究不同运行条件下高速列车通过竖曲线起点时的动力学性能,并计算得出高速铁路竖曲线的最小半径和最小长度的推荐值。结果表明:车体垂向振动加速度随竖曲线半径的增大而下降,与纵坡坡度的关系不明显;为保证旅客的舒适度,运行速度250,300,350 km/h分别对应的最小竖曲线半径推荐值为14,21,29 km;竖曲线起点引起的车体振动衰减时间服从正态分布,与竖曲线半径、纵坡坡度以及运行速度的关系不大;为避免车体振动叠加,行车速度为350 km/h时,竖曲线最小长度应不小于110 m,在线路条件较好时应不小于120 m。     

一起DF4B机车水阻试验发生喷油泵齿条卡滞的原因分析及防治

2004年5月20日DF4B2392机车乘务员反映,机车功率低、牵引列车提速困难。此车架修后,走行4·5万km,机车回段进行水阻试验。首先,在低转速开始对柴油机加载,使水温升到75℃,油温升到65℃,冷却间两边侧窗全部打开、高低温冷却风扇开始工作,使机车处于标定工作状态。这时开始对机车功率进行校验,柴油机转速在430、700、850、1 000 r/min时,机车功率都明显偏低,证实乘务员反映正确。表1是多年总结机车正常负荷下的经验值。表1机车正常负荷状态参照标准柴油机转速/r·min-1430 700 850 1000备注机车功率示值/kW 100~150 600~700 1200~1300 2 040…     

盾构机换刀机械手误差补偿研究

针对换刀机械手在盾构机内部狭小空间中、重载工况下难以实现精准更换滚刀的问题,提出换刀机械手末端位姿误差补偿方法。换刀机械手的末端位姿误差由刚性误差与柔性误差2个部分组成,分别针对这2种误差进行理论分析。以MDH参数法为基础建立换刀机械手的刚性误差模型,基于材料力学理论,采用奇异函数以及拉普拉斯变换的方法计算伸缩臂柔性变形,进而建立换刀机械手柔性误差模型,并分别利用Matlab与Workbench仿真软件完成对刚性误差模型与柔性误差模型的正确性检验。结合二者的误差模型,通过刚性误差与柔性误差线性叠加的方式推导得到换刀机械手刚柔耦合误差模型。基于所提出的刚柔耦合误差模型,还需对模型中的冗余参数进行剔除,并通过L-M算法实现对换刀机械手几何参数识别,进而完成换刀机械手标定实验。经过标定后,换刀机械手末端位置误差在X方向上的误差均值相对于未标定前减少21.02 mm,在Y方向上的误差均值相对于未标定前减少18.44 mm,在Z方向上的误差均值相对于未标定前减少3.79 mm。标定实验结果表明,标定后换刀机械手各方向的末端误差均得到大幅度的减小,进而说明提出的换刀机械手误差补偿方法是科学有效的。     

时速400km高速铁路曲线超高研究

通过理论分析对时速400 km铁路线路最大曲线超高、欠超高以及最小曲线半径进行了研究,并建立列车通过高速铁路曲线地段动力学仿真计算模型,对不同工况下高速列车动力学各项安全性和平稳性指标进行计算分析。结果表明:时速400 km高速铁路最大曲线超高、欠超高、过超高、欠过超高之和、最大曲线超高与欠(过)超高之和等参数可以采用既有350 km/h高速铁路规范规定值;高速列车以400 km/h速度通过7 500,8 500,9 000 m半径曲线时,脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力等各项安全性指标均在限值以内;从平稳性方面考虑,高低速列车不共线运行时,对时速400 km高速铁路推荐最小曲线半径为9 000 m,一般条件下8 500 m,困难条件下7 500 m;高低速列车共线运行时,为了满足高低速匹配要求,推荐最小曲线半径为8 500 m。     

高海拔隧道施工工程机械尾气排放试验研究

针对高原隧道施工环境高寒、气温低等高原恶劣气候特征,研究隧道施工中内燃机尾气中CO和碳烟排放特征,根据内燃机排放有害物与转速关系,得出如下结论:内燃机转速在约1 000 r/min以下时,随着转速增大碳烟排放减少,而在约1000 r/min以上时,由于每循环所占的时间少,碳烟生成后来不及烧掉就较多的从废气中排出;在怠速工况下,建议在汽车不工作时或者15 min以后才工作时采取熄火状态;在内燃机空载情况下,CO比排放率随着转速的增大而增加;针对关角高海拔隧道,建议施工单位实施现场供氧预案,以保障作业人员的健康。     

软黏土地层地铁盾构始发端加固及掘进控制研究

盾构始发是地铁隧道施工的关键环节之一,具有风险大、防水任务重、土体扰动强的特点。以天津市滨海新区B1线欣嘉园东站～欣嘉园站区间盾构始发为例,基于薄板理论确定了始发端的软黏土加固范围,并针对穿越软黏土的力学特点,提出“三轴搅拌桩+2排高压旋喷桩”的联合加固方案,并分析了始发端的掘进控制参数,运用现场实测方法得到了地表沉降曲线。结果表明,土体加固方案可满足加固土体的抗剪切、抗拉和盾尾部防渗要求;加固区掘进推力≤1 200 kN,推进速度≤10 mm/min,刀盘转速≤1 r/min;非加固区掘进推力≤3 000,推进速度30～40 mm/min,刀盘转速1～1.51 r/min;监测表明最大地表沉降发生在掘进掌子面附近,掌子面前方2倍掘进长度后的地表沉降趋近于0;地表沉降峰值随着掘进长度的增加而增加,在盾壳尾部脱离加固区时,地表沉降的速率增加较快。     

尖轨廓形对地铁道岔使用寿命的影响研究

针对地铁折返线道岔伤损严重及使用寿命短等问题,利用有限元方法建立道岔区三维弹塑性轮轨接触计算模型,分析尖轨刨切部位轨距角半径对尖轨接触应力和内部应力的影响。模型中车轮型面采用实测磨耗状态LM型车轮型面。结果表明:轨距角半径从13mm增加到17mm,顶宽20mm断面接触应力最大值从1 170MPa增加到1 606MPa,其Von Mises应力最大值从528.33MPa增大至573.68MPa,进入塑性变形阶段,将导致尖轨的磨耗严重;顶宽35.5mm及其以上断面接触应力最大值变化较小,其Von Mises应力最大值却随之减小,且均处于弹性变形阶段;增大尖轨断面粗壮度可以改善其受力状态,延长使用寿命;综合考虑尖轨受力状态,轨距角半径为13mm时优于其他轨距角半径。