原文传递
面向高铁波磨消除的高速开式砂带打磨小车设计与优化
| 论文题名： | 面向高铁波磨消除的高速开式砂带打磨小车设计与优化 |
| 关键词： | 铁路钢轨;打磨小车;结构设计;静力学;动力学 |
| 摘要： | 由于我国高速铁路的迅速发展以及铁路运输能力不断提升，钢轨表面疲劳损伤问题越来越严重，其中钢轨波浪形磨耗严重影响着列车运行的安全性以及平稳性。钢轨打磨作为去除波浪形磨耗的有效手段，发挥着越来越重要的作用。现有的钢轨打磨装备主要以砂轮作为打磨工具，近年来，国内外已开始对钢轨砂带打磨技术展开研究。与砂轮打磨相比，砂带打磨具有弹性磨削、高效磨削、打磨散热快、砂带实时更新等优势。本文以消除高铁波磨研究为基础，结合现有的钢轨打磨装备，设计高速开式砂带打磨小车，并基于静力学、模态特性、动力学等分析对设计结构进行优化，主要研究内容为: 首先，基于钢轨打磨装置总成技术条件、高铁钢轨廓型、钢轨波磨等打磨需求分析，设计确定了开式砂带打磨小车结构、砂带张紧方式、打磨头型式等方案。结合对现有钢轨打磨机构的分析，实现了开式砂带打磨小车整机详细方案，建立了三维数字化模型;在此基础上，分析了开式打磨小车的作业方式，实际打磨作业砂带更换条件、校核打磨小车的结构尺寸，实现了对钢轨砂带打磨小车的初步优化，使打磨小车满足空闲、工作以及砂带更换等功能需求。 其次，分析了打磨小车重要受力的零部件，主要包括中心框架、小车主框架、电机联接轴、收放带轮、压磨板等组件，利用ANSYS Workbench软件对重要零部件进行静力学进行分析，得到这些重要零部件在静载荷作用下的应力和变形位移量云图，基于分析结果，对其中变形量较大的零部件进行进一步优化，验证优化后零部件的变形总位移，分析结果显示优化后的零部件可以更好的满足静力学要求。 再次，通过ANSYS Workbench软件对重要组件进行模态分析，主要包括中心框架、小车主框架、电机联接轴、收放带轮、压磨板等，分析了重要组件的前6阶模态频率，将其固有频率和某高铁线路运行的工作激振频率进行对比，对于频率相接近的重要组件进行优化，并且对优化后结构的模态频率以及静强度进行了验证:优化后的结构提高其自身的静态，使得它们更好的满足的预定的要求。 最后，结合以上分析后的打磨小车模型，利用多体动力学仿真软件Simpack建立了打磨小车动力学模型;分析其在打磨作业工况下以不同速度通过直线和曲线的动力学性能，主要分析动力学性能包括:垂向振动加速度、横向振动加速度、轮对横向力和脱轨系数，将分析结果与GB/T17426-1998中规定的轨行车辆动力学指标进行对比，最终结果表明钢轨开式砂带打磨小车的动力学符合设计标准。 |
| 作者： | 吴月峰 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 樊文刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
