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基于动力学联合仿真的qs-650型清筛机耙齿磨损分析

基于动力学联合仿真的QS-650型清筛机耙齿磨损分析

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作者：邓家善湖南大学

学位级别：硕士

随着我国铁路建设的快速发展,提高铁路的安全行驶程度日益受到重视。道床的质量问题是影响铁路运输效率和运输平稳性的关键因素之一,当道床受到的污染达到一定程度时,道床会发生板结现象,降低列车行驶平稳性。为防止线路出现道床板结现... 详细信息

随着我国铁路建设的快速发展,提高铁路的安全行驶程度日益受到重视。道床的质量问题是影响铁路运输效率和运输平稳性的关键因素之一,当道床受到的污染达到一定程度时,道床会发生板结现象,降低列车行驶平稳性。为防止线路出现道床板结现象,需定期对道床进行清筛作业。清筛机挖掘链是清筛机挖掘作业的主要挖掘装置,在挖掘过程中,挖掘链耙齿受到道砟不断的冲击和摩擦而磨损。耙齿的不断磨损会使挖掘链失效,影响清筛机的挖掘效率。通过对清筛机挖掘道砟过程进行模拟仿真,计算耙齿的磨损深度,可为研究和改进耙齿的结构提供参考价值和理论依据。本文以qs-650型全断面清筛机挖掘系统为研究对象,对一般板结道床进行挖掘作业,运用动力学联合仿真的思路,对挖掘链挖掘道砟过程中耙齿的磨损深度进行分析研究。主要工作可归纳如下:(1)基于动力学联合仿真思路提出计算耙齿磨损深度的有限元模拟流程。运用运动学软件SIMPACK,对挖掘链传动系统进行运动学分析。对导槽和挖掘链进行适当的简化,建立挖掘链传动系统的运动学模型,对挖掘链整体链条进行张紧模拟,对驱动链轮施加驱动力,使链条以3.2m/s的线速度运动。通过对SIMPACK中的传感器进行设置,输出耙齿在水平挖掘过程中,耙齿上销孔位置的速度时间曲线。(2)基于ARCHARD磨损模型,推导出耙齿磨损深度计算公式。耙齿在挖掘道砟过程的磨损深度主要与耙齿齿尖的应力相关,通过对齿尖的应力时间曲线进行积分,并乘以耙齿与道砟的滑移速度以及线性磨损系数,得到齿尖的磨损深度。在HYPERMESH的LS-DYNA模块中,对耙齿挖掘道砟过程进行有限元建模。在有限元模型中将运动分析得到的销孔的速度时间曲线,通过速度边界的加载方式加载到链销上,模拟两个耙齿挖掘道砟的过程,输出耙齿齿尖部分单元的应力时间曲线,通过耙齿磨损计算公式得到单次挖掘过程耙齿的磨损深度。(3)对挖掘过程耙齿受到的理论挖掘阻力进行计算。对耙齿在理论挖掘阻力作用下做静力学分析,分析耙齿的应力分布情况。模拟耙齿在理论挖掘阻力作用下的挖掘过程,得到理论挖掘阻力下齿尖单元的应力时间曲线,通过对耙齿磨损公式的计算,得到理论挖掘阻力下耙齿的磨损深度,验证耙齿挖掘道砟模型的可行性。

关键词： qs-650型清筛机挖掘链 ARCHARD模型磨损动力学联合仿真

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