新型搗固裝置設(shè)計(jì)及其電液激振器特性研究.pdf

1、面對(duì)我國(guó)疆域遼闊,鐵路密集,新線施工與舊線維修工作量巨大,大型養(yǎng)路機(jī)械發(fā)展成其必然。搗固車作為一種大型養(yǎng)路機(jī)械設(shè)備高效出色地完成線路維護(hù)與施工的任務(wù),其核心設(shè)備為搗固裝置。搗固裝置通過(guò)夾持與夯實(shí)激振機(jī)構(gòu)產(chǎn)生高頻振動(dòng)作用于道床石碴,促使石碴成其“石流”均勻、密實(shí)排布于軌枕之下,保證軌枕鋪設(shè)質(zhì)量從而利于高速列車平穩(wěn)運(yùn)行。目前搗固車市場(chǎng)基本被奧地利、瑞士和美國(guó)三國(guó)公司壟斷,產(chǎn)品均采用機(jī)械式強(qiáng)迫振動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)搗固鎬與石碴碰撞,結(jié)果必然會(huì)降低搗固鎬

2、壽命,加之國(guó)內(nèi)搗固車核心技術(shù)的自主創(chuàng)新仍舊處于起步階段,因此,實(shí)現(xiàn)搗固裝置的創(chuàng)新設(shè)計(jì)有著舉足輕重的意義。
　　 本文基于國(guó)際現(xiàn)有的搗固裝置技術(shù)和存在的問(wèn)題,提出了一種液壓激振與夾持運(yùn)動(dòng)獨(dú)立的新型搗固裝置,該裝置采用新型電液激振器實(shí)現(xiàn)高頻振動(dòng)。論文首先分析了新型搗固裝置的工作原理;建立了裝置虛擬樣機(jī)并進(jìn)行仿真,同時(shí)對(duì)新裝置進(jìn)行了有限元分析:基于新型搗固裝置激振原理設(shè)計(jì)了一種閥芯旋轉(zhuǎn)式四通高速換向閥和微行程雙作用液壓缸;利用MATL

3、AB/Simulink對(duì)電液激振器系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行研究;利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件對(duì)激振液壓缸工作腔內(nèi)部進(jìn)行流場(chǎng)可視化分析;最后設(shè)計(jì)了新型電液激振器試驗(yàn)臺(tái)并擬定試驗(yàn)方案。
　　 論文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　 第一章論述了搗固裝置的研究背景、結(jié)構(gòu)、分類及現(xiàn)有三種主要的搗固裝置激振特點(diǎn),隨后講述了搗固裝置的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。同時(shí)基于搗固裝置采用的電液激振技術(shù),對(duì)電液激振技術(shù)進(jìn)行相關(guān)文獻(xiàn)的跟蹤學(xué)習(xí),最后提出了本課題的研究?jī)?nèi)容及研究意

4、義。
　　 第二章提出了一種新型搗固裝置并闡述其工作原理;基于CAX技術(shù)創(chuàng)建裝置虛擬樣機(jī)并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,研究裝置結(jié)構(gòu)尺寸與性能參數(shù)之間的規(guī)律,從而確定基于新型搗固裝置電液激振器的主要設(shè)計(jì)參數(shù)包括激振力、幅值、頻率;同時(shí)對(duì)新裝置從靜力學(xué)、模態(tài)及接觸非線性等三個(gè)方面進(jìn)行有限元分析,保證裝置應(yīng)用強(qiáng)度。
　　 第三章基于新型搗固裝置提出了一種新型電液激振器,闡述了其工作原理并對(duì)其中的關(guān)鍵元件—閥芯旋轉(zhuǎn)式四通高速換向閥和微行程雙

5、作用液壓缸進(jìn)行原理分析與設(shè)計(jì)。換向閥采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)閥芯旋轉(zhuǎn),設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)閥峰值流量250L/min,液壓缸采用自動(dòng)限位方式避免液壓缸活塞與端蓋碰撞,最大幅值8mm,最大輸出激振力25kN。
　　 第四章在MATLAB/Simulink環(huán)境下,通過(guò)簡(jiǎn)化建立電液激振器理論模型,分析研究換向閥頻率、閥口周向?qū)▽挾燃耙簤焊紫尬豢讛?shù)量對(duì)電液激振器系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響,為進(jìn)一步優(yōu)化元件設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
　　 第五章利用Fluent軟件對(duì)高

6、頻激振液壓缸進(jìn)行內(nèi)部流場(chǎng)可視化研究。通過(guò)選取液壓缸不同位置處的不同截面,對(duì)壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)及流場(chǎng)流線進(jìn)行分析,分析高頻振動(dòng)工況下液壓缸工作腔內(nèi)部流場(chǎng)是否產(chǎn)生氣蝕、氣穴及漩渦帶來(lái)的噪聲與能量損失,從而為液壓缸內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供依據(jù)。
　　 第六章基于驗(yàn)證電液激振器性能及元件結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其影響,本文在浙江大學(xué)流體傳動(dòng)與機(jī)電系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室原有“985”工程元件測(cè)試試驗(yàn)平臺(tái)上,設(shè)計(jì)并加工電液激振器試驗(yàn)臺(tái)。論文對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、