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弹性轨道式管道环焊缝焊接机器人设计与焊接工艺研究

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弹性轨道式管道环焊缝焊接机器人设计与焊接工艺研究

作者：杨柳哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

脉冲型熔化极气体保护焊(简称P-GMAW)是目前最适用于管道全位置焊接的一种焊接工艺,但在焊接过程中它对管道行走机构的运动性能具有较高的要求。因此,本文设计了一种弹性轨道式管道环焊缝焊接机器人,在满足P-GMAW焊接工艺对圆周行走机... 详细信息

脉冲型熔化极气体保护焊(简称P-GMAW)是目前最适用于管道全位置焊接的一种焊接工艺,但在焊接过程中它对管道行走机构的运动性能具有较高的要求。因此,本文设计了一种弹性轨道式管道环焊缝焊接机器人,在满足P-GMAW焊接工艺对圆周行走机构、焊枪轴向调整机构、焊枪摆动机构的速度、精度要求的情况下,展开平焊、立焊和仰焊位置脉冲参数对焊缝质量影响的研究,并结合现场实验以及对各焊接位置焊接接头金相组织的观察分析,研究了脉冲参数对焊接接头机械性能的影响。首先,结合P-GMAW焊接工艺对管道行走机构运动性能的要求,设计了轨道爬行小车和弹性轨道,其关键技术包括:行走驱动模块、径向调整模块、横向调整模块、焊枪摆动模块和弹性轨道模块,着重对其结构特点、动作原理、设计特点进行了分析。接着,对焊接小车和焊接工艺电控系统进行了设计,具体内容为:对电机、驱动器和编码器的选型以及对焊接电流、电压检测电路等电路的设计。然后,为了研究本设计的焊接机器人在全位置P-GMAW焊接中脉冲参数对焊缝质量的影响,将管道全位置焊接分为平焊、立焊和仰焊三个区间进行研究。结合前人的实验数据,分析了相同平均电流、平均电压下不同脉冲参数(峰值时间、峰值电流)对熔滴过渡方式的影响,初步建立了一脉一滴参数选取的经验公式,为现场管道全位置焊接参数的选取提供了依据。焊丝干伸长及其压降的分析,说明了在全位置焊接中,焊丝干伸长可保证熔滴过渡的连续性。最后,通过现场对管道平焊、立焊和仰焊位置的焊接实验,初步验证了上述理想状态下本文建立的经验公式在实际工程应用中的可行性。并且通过对平焊、立焊和仰焊位置焊接接头样件的制取,金相组织的观察,结合金属工艺学分析了各焊接位置焊接接头的机械性能。

关键词：弹性轨道焊接机器人 P-GMAW 工艺实验金相分析

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关于弹性轨道代替整体道床问题

铁道工程学报 1995年第2期12卷 137-140页

作者：吴成三中国铁路工程总公司

本文论述国外采用有充分弹性的轨道代替隧道和地铁中的整体道床问题，并结合我国情况提出适用的工程措施。

关键词：弹性轨道代替整体道床

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无螺栓弹性轨道联结扣件

工业建筑 2001年第5期31卷 34-34页

作者：李家全武汉钢铁集团公司工业港

无螺栓弹性轨道联结扣件屏弃传统螺栓联结形式，设计采用R形扣板左右卡住钢轨底板；利用S形弹条扣压锁住钢轨底部两侧翼板；由于R形扣板刚度大，S 形弹条强度高并将钢轨与轨道梁牢固地联结为一个整体。这种新型无螺栓弹性轨道联结扣件... 详细信息

无螺栓弹性轨道联结扣件屏弃传统螺栓联结形式，设计采用R形扣板左右卡住钢轨底板；利用S形弹条扣压锁住钢轨底部两侧翼板；由于R形扣板刚度大，S 形弹条强度高并将钢轨与轨道梁牢固地联结为一个整体。这种新型无螺栓弹性轨道联结扣件经武汉冶金科技大学起重设备研究所测试鉴定：无螺栓弹性扣件垂直扣压力达25kN，水平摩阻力达23kN，钢轨侧、横、竖向摆动量为零，纵向爬行量为零。由于这种新型轨道联结扣件设计每组利用R 形扣板左右紧密卡住钢轨底部两侧翼板长达60 mm，使钢轨没有横行位移余地，再利用S形弹条左右正反向将钢轨底部两侧底翼板紧紧锁住，且S形弹条左右各锁压住钢轨底部两侧翼板长达25 mm，宽达10 mm。从而将钢轨牢固地扣压紧锁在轨道梁上，使钢轨与轨道梁牢固地联结为一个整体。所以抗钢轨爬行效果好；且轨道横向和竖向没有摆动余地，因而固定轨道联结牢固持久。由于这种无螺栓弹性轨道联结扣件具有结构形式简单，施工方便，费用低廉，不需维护，固定联结效果好等优点，是取代传统轨道联结螺栓和带螺栓的压轨器的换代产品。

关键词：钢轨弹性轨道螺栓紧固件扣件

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六轴机车在弹性结构轨道上耦合动力学模型

农业装备与车辆工程 2006年第4期44卷 24-28页

作者：封全保孙守光刘建新王开云北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031

针对六轴机车的动力学性能,建立了较为详细的机车在弹性结构轨道上运行时的空间耦合动力学模型。对于机车子模型,假设车体、转向架和轮对均为刚体,各部分通过两系悬挂连接起来,形成一个多自由度质量-弹簧-阻尼系统,每个刚体均具有5个自... 详细信息

针对六轴机车的动力学性能,建立了较为详细的机车在弹性结构轨道上运行时的空间耦合动力学模型。对于机车子模型,假设车体、转向架和轮对均为刚体,各部分通过两系悬挂连接起来,形成一个多自由度质量-弹簧-阻尼系统,每个刚体均具有5个自由度,整个机车模型共有45个自由度。对于轨道模型,左右两股钢轨均视为连续弹性离散点支承基础上的无限长Euler梁,并考虑钢轨的垂向、横向及扭转振动;轨枕视为刚性体,并考虑轨枕的垂向、横向及转动;道床离散为刚性质量块,只考虑道床垂向振动。而对于轮轨关系模型,采用了先进的空间耦合关系模型。最后结合工程实际,给出了SS7E电力机车在弹性结构轨道上的运动稳定性仿真应用实例。

关键词：六轴机车弹性轨道耦合动力学模型

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高速轨道结构振动及传递特性

机械工程学报 2020年第20期56卷 146-154页

作者：辛欣任尊松李响北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 江苏师范大学机电工程学院徐州221116

高速列车的快速发展使板式无砟轨道得以广泛应用。利用有限元分析软件ANSYS和多体动力学软件SIMPACK,建立车辆-弹性轨道耦合动力学模型,分析车辆运行的安全性和平稳性,研究轨道系统的位移、加速度、加速度功率谱密度、载荷特性,以及不... 详细信息

高速列车的快速发展使板式无砟轨道得以广泛应用。利用有限元分析软件ANSYS和多体动力学软件SIMPACK,建立车辆-弹性轨道耦合动力学模型,分析车辆运行的安全性和平稳性,研究轨道系统的位移、加速度、加速度功率谱密度、载荷特性,以及不同速度对轨道系统的振动影响,并对系统振动的主要影响因素进行初步探究。结果表明,轨道结构的垂向振动位移、加速度及载荷在由上至下传递过程中呈递减趋势,且钢轨到轨道板的衰减幅度大于轨道板到底座;轨道系统的振动能量主要集中在0~150 Hz范围内,大于300 Hz的钢轨振动能量经扣件衰减后基本未被向下传递,且速度升高,功率谱密度峰值出现的位置向右移动;速度为300 km/h时,钢轨垂向加速度功率谱密度小于100 Hz的峰值频率主要与钢轨固有模态有关,大于100 Hz的峰值频率呈倍频关系,且与轨道系统固有属性相关。联合仿真提高了研究效率,揭示了车辆-轨道系统的垂向振动特性及传递规律,为工程应用提供了参考依据。

关键词：耦合模型弹性轨道振动特性联合仿真

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钢轨波浪形磨耗形成机理及减缓措施研究

中国铁道科学 1994年第2期15卷 22-40页

作者：范钦海铁道部科学研究院

钢轨波浪形磨耗是世界铁路近百年来致力解决的极其复杂的问题。本文根据轮对与轨道系统的弹性振动使轮轨间产生的粘着振动（或粘－滑振动）是钢轨波浪形磨耗形成的基本机理的观点，建立了柔性轮对与柔性轨道系统横向与垂向耦合的非线性... 详细信息

钢轨波浪形磨耗是世界铁路近百年来致力解决的极其复杂的问题。本文根据轮对与轨道系统的弹性振动使轮轨间产生的粘着振动（或粘－滑振动）是钢轨波浪形磨耗形成的基本机理的观点，建立了柔性轮对与柔性轨道系统横向与垂向耦合的非线性动力学模型，对轮轨间的磨耗功响应进行了模拟研究，并在１：５和１：１滚动试验台及现场行车上进行了试验研究，研究结果表明上述观点是成立的。本研究还提出了能有效控制钢轨波浪形磨耗的一些建议。

关键词：钢轨波浪形磨耗弹性轮对弹性轨道粘着振动