Characteristics of wheel-rail vibration of the vertical section in high-speed railways

In order to analyze the characteristics of wheel-rail vibration of the vertical section in a high-speed railway, a vehicle-line dynamics model is established using the dynamics software SIMPACK. Through this model, the paper analyzes the influence of vertical section parameters, including vertical section slope and vertical curve radius, on wheel-rail dynamics interaction and the acting region of wheel-rail vibration. In addition, the characteristics of wheel- rail vibration of the vertical section under different velocities are investigated. The results show that the variation of wheel load is not sensitive to the vertical section slope but is greatly affected by the vertical curve radius. It was also observed that the smaller the vertical curve radius is, the more severe the interaction between the wheel and rail be- comes. Furthermore, the acting region of wheel-rail vibration expands with the vertical curve radius increasing. On another note, it is necessary to match the slope and vertical curve radius reasonably, on account of the influence of operation speed on the characteristics of wheel-rail vibration. This is especially important at the design stage of vertical sec- tions for lines of different grades.

轮轨黏着状态对曲线区段轮轨动态相互作用的影响

基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立了考虑不同轮轨黏着状态的地铁车辆-轨道耦合动力学模型,分析了轮轨界面黏着状态和曲线半径对轮轨系统动态相互作用的影响。结果表明:车辆通过曲线区段时,轮轨界面黏着状态对轮对运动姿态和轮轨系统动态相互作用的影响显著;轮轨界面存在低黏着接触状态会削弱轮对导向能力,致使脱轨系数增大,尤其当外侧轮轨界面存在低黏着接触状态时影响更大;通过润滑适当减小内侧轮轨摩擦因数,同时保持较大外侧轮轨摩擦因数可有效减小脱轨系数,提高车辆横向运行安全性;内外侧轮轨磨耗指数主要由所在侧轮轨黏着状态决定,且随曲线半径增大而减小。

重载铁路曲线区段钢轨侧面磨耗仿真分析

为研究重载铁路曲线区段钢轨侧面磨耗规律,建立25 t轴重的C80重载货车-轨道耦合模型,提出了两点接触钢轨磨耗分析方法,仿真分析了曲线区段钢轨侧面磨耗功率和磨耗速率的变化规律,并研究了货车通过速度和曲线参数对外轨侧面磨耗的影响。结果表明:钢轨侧面磨耗功率随货车速度增大而增大,速度大于80 km/h后尤为明显;在新轨使用初期,单列货车通过前100万次的侧面磨耗基本不发展,此后呈线性增长趋势;随着车速提高,曲线区段两点接触的频率以及出现两点接触的线路长度都会增大,外轨侧面磨耗也会有所增加;外轨超高对侧面磨耗的影响较小,但曲线半径的影响较大,半径大于等于800 m时外轨侧面磨耗基本不会产生。

圆截面管道轮式机器人驱动系统设计

根据在金属及非金属圆截面管道条件下自动化作业的需求,确定了机器人驱动系统采用双侧6组驱动装置同步运行的设计方案。通过对驱动系统机构设计、驱动装置结构设计、力学分析以及驱动力的计算,设计了一种沿管道横截面120°布置的轮式驱动系统,以满足机器人在内径为108~133 mm圆截面管道中行走的要求,并制作了试验样机。经过行走、爬坡等多项性能试验表明,机器人运行稳定、性能可靠,为轮式管道机器人驱动系统设计提供了一种新方案。

速度160 km/h轨道车辆直向道岔通过性能研究

文章介绍了在多体动力学软件Simpack中建立道岔的原理和过程,通过实测的12号提速道岔型面数据和JM3踏面数据,使用MATLAB编写的迹线法程序对岔区的轮轨接触几何关系进行求解,研究轮轨接触点在道岔不同区域的分布情况。根据速度160 km/h轨道车辆的特点,在Simpack中建立车辆和道岔动态相互作用的模型,仿真踏面磨耗前后车辆以160 km/h的速度直逆向通过道岔的动力学响应,讨论车辆的横向减振器与抗蛇行减振器的刚度和阻尼对岔区蛇行运动的影响。结果表明:道岔区的轮轨接触几何关系不断变化是影响岔区动力学性能的主要因素,车辆通过道岔时轮轨接触点不连续,轮轨易受到冲击,主要表现为辙叉处的垂向冲击与振动,但由于接触点的突变,也会引起横向振动。当车轮过度磨耗后,高速通过道岔时会激起车辆系统的蛇行运动,通过调整抗蛇行减振器和横向减振器的参数可以抑制蛇行运动,改善车辆通过道岔的动力学性能。

KC-80C矿用链式开槽机的研制与应用

依据煤矿环境和工况需求,分析煤及岩体的硬度、巷道结构等研制了国内首套KC-80C型矿用链式开槽机,将动力系统、电液控制系统、截割部和伸缩旋臂机构等集成于车辆底盘之上,结构紧凑。通过在大柳塔煤矿现场试验,结果表明:KC-80C矿用链式开槽机可在2<f<6的煤层开槽,开槽深度可达0.9 m,切割功率可达2×40 kw,切割效率5 m3/h,最大切割高度可达6 m。

城市轨道交通线路曲线段钢轨磨耗预测

为了精确预测钢轨磨耗,以及为工务部门进行钢轨打磨和线路维护提供指导,建立了城市轨道交通车辆-轨道耦合动力学模型,采用Hertz-FASTRIP(FastStrip)-USFD(University of sheffield)模型对钢轨磨耗进行了计算,对城市轨道交通线路曲线段钢轨磨耗的演变规律进行了预测。结果表明:LM型踏面与60 kg/m钢轨(以下简称“60钢轨”)接触时,其轮轨接触区域较大,且横移量较大时轮缘接触频繁。LM型踏面与60D钢轨接触时,其轮轨接触点在轨顶区域比较集中;相较60钢轨接触,其等效锥度更小,有利于车辆稳定运行;轮轨接触点集中在滚动圆附近,轮对横移量小于7 mm时,接触斑面积较小,法向应力较大,磨耗功较小。60D钢轨减轻了曲线外侧钢轨磨耗,且其在曲线外侧磨耗整体小于60钢轨。通过总重为5 Mt时,缓和曲线段60D钢轨最大磨耗深度为0.48 mm,相比60钢轨减小44.18%;圆曲线段60D钢轨最大磨耗深度为1.43 mm,相比60钢轨减小22.7%。60D钢轨可以进一步改善轮轨接触关系,并有效减小城市轨道交通线路曲线段的钢轨磨耗。

影响顶煤放出主要因素的工艺实践与分析

为解决放顶采煤方式在综采工作面开采的实际应用中存在的产量低、煤炭质量低以及回采率低的问题,以苇湖梁煤矿6#煤层所属工作面为研究对象开展研究,在对其地质、煤层等条件和放顶采煤工艺参数应用现状分析的基础上,重点对不同放煤方式、放煤步距条件以及水平分段高度对顶煤放出的影响进行对比分析,为后续改进放顶开采方式的工艺参数奠定基础。

列车提速对线路的动力影响研究与对策

列车提速是我国铁路实施的具有战略意义的重大决策。由于提速是在既有线上进行的 ,提速后机车车辆对线路结构的动力影响将不可避免地增强 ,给轨道结构强度和线路日常养护维修工作带来不利影响。文中运用车辆 -轨道耦合动力学理论 ,对提速线路上较为突出的几个动力问题——提速道岔、钢轨焊缝、路桥连接处的动力问题 ,以及车轮擦伤对线路的动力影响等 ,进行了较细致的分析研究 ,在此基础上提出了解决这些问题的基本对策。

轮对外形轮廓检测中摄像机系统的标定算法

基于光截图像测量技术的轮对外形尺寸动态检测系统中,CCD摄像机拍摄的车轮外形图像畸变严重。本文分析了造成图像畸变和失真的原因,设计了二次、三次、四次标定模型,利用标定棋格图定性比较了各种标定模型的标定效果,确定了适合本测量系统的标定算法。针对该标定算法,定量分析了视场中心区域和视场边缘区域的校正效果,并对实际测量中获得的高速动车组车轮外形轮廓光截图像进行了校正,定性展示了校正前后的效果。现场试验表明,本文提出的标定算法取得了很好的效果,标定精度达到0.1 mm,满足轮对动态检测需要。

高速铁路路桥过渡段轮轨力分析

通过武广客运专线某路桥过渡段的现场车检数据分析，对高速铁路路桥过渡段轮轨力随列军速度的变化规律进行研究。结果表明，动车通过路桥过渡段时轮轨垂向力明显增大，且当车速达300km·h^-1及以上时增幅更加明显；在200-340km·h^-1车速范围内，轮轨垂向力的变化范围为31．1～100．46kN，最大轮轨垂向力是过渡段内轮轨垂向力有效值的125％～147％；各速度级下的轮轨垂向力均符合正态分布，其平均值基本在50～60kN范围内，但动车速度越大，轮轨垂向力值越离散；置信概率为99．4％时预测的过渡段上最大轮轨垂向力值在71～90kN范围内。

渐开线螺旋齿轮成形磨削砂轮的修整

针对渐开线螺旋齿轮磨削加工要求,对磨削螺旋齿轮的砂轮进行研究。基于螺旋面形成的基本思路,得出直母线作螺旋运动形成的渐开螺旋面方程,建立了渐开线螺旋齿轮的数学模型。提出了通过MATLAB软件编程计算磨削砂轮轴向截形的方法。根据截形数据,提出了通过CNC砂轮修整器修整砂轮的方法,对砂轮进行数控修型。用修整好的砂轮对渐开线螺旋齿轮进行数控成形磨削加工。计算结果表明磨削法与其他方法相比可显著提高螺旋齿轮的齿形精度和表面质量,提高磨削效率。

高速铁路平纵断面关键点处的轮轨振动特性

运用多体系统动力学软件SIMPACK,建立了高速车辆在线路平纵断面上运行的动力学分析模型,分别分析了车辆高速通过缓和曲线起(止)点、竖曲线起(止)点等线路平纵断面关键点处的轮轨振动特性。分析结果表明:当受到无轨道随机不平顺激扰时,缓和曲线越短,竖曲线半径越小,关键点处的轮轨冲击振动越剧烈。

心轨轨顶降低值对轮岔动态相互作用影响研究

利用能够准确反映轮岔接触特性的车辆-道岔系统动态相互作用模型,从轮岔振动和轮岔接触几何关系两个方面,研究岔心区心轨关键截面轨顶高度降低值对高速道岔系统动力的影响特性。结果表明,通过设置合理的长短心轨关键截面轨顶高度降低值可以明显降低轮岔动态相互作用,达到道岔区低动力作用目的。针对现有某种高速道岔心轨轨顶高度设置,提出心轨关键截面新的轨顶降低值方案。与既有轨顶高度设置相比,本文建议方案在不影响轮岔接触特性前提下降低了轮岔动态相互作用,有利于延长道岔使用寿命。

汽车方向盘骨架轻量化设计

首先,以某车型方向盘轻量化设计为目标,建立方向盘骨架梁体混合分析模型,依国家及企业标准规定的试验方法和评价指标,对其进行静强度和模态分析,并对分析结果进行试验验证。其次,将骨架截面参数化,以标准规定的方向盘性能评价指标为响应,对不同截面形状参数进行灵敏度分析。最后,以灵敏度分析找出的非敏感参数作为设计变量,以性能评价指标为约束条件,进行方向盘骨架轻量化设计。研究结果表明:文中所提的三步轻量化法高效可行,在满足方向盘法规要求的前提下,能提高方向盘骨架轻量化设计的效率和精准性,该方法对同类机械结构轻量化设计具有一定的工程指导意义。

黄河万家寨水轮发电机组稳定运行的综合措施

通过对万家寨水轮发电机组真机测试数据的分析研究 ,发现该水轮机转轮叶片发生裂纹的主要原因是受现行水轮机选型原则的限制 ,该站部分水轮机在高水头下稳定性差 ,而同时转轮叶片出水边与上冠相接部位应力有较高集中所致。提出了为保证混流式水轮机高水头段的稳定性 ,应保证转轮叶片负压侧进口脱流线穿过最大水头的观点 ,并据此划分了水轮机的 3个运行区域 ,指导机组运行于稳定区 ,使转轮裂纹大幅度减小。同时通过对转轮采用补焊应力释放三角块的补强措施、机组动平衡试验、机组补气量试验、水轮机转轮泄压孔封堵试验等研究 ,为万家寨水轮发电机组的稳定运行提出了一系列的综合措施 ,其中部分措施已起到了作用 。

φ110m柔性索结构摩天轮转盘竖向分瓣单向旋转安装法

慈海桥摩天轮转盘采用的是纯轮辐索式柔性结构。其施工没有经验可借鉴,安装过程中转盘结构刚度较小,摩天轮的稳定性和安装精度较难保证。采用竖向分瓣单向旋转法安装110m直径柔性索结构摩天轮转盘,介绍了分段安装转盘钢箍结构、分级张拉钢索、索力调整以及转盘跳动公差的校正等施工过程。通过合理的安装和监测工艺,保证了施工的顺利进行。

高硬齿面双圆弧齿轮滚刀的铲磨研究

从双圆弧齿轮滚刀基本蜗杆齿面方程出发,推导出直沟负前角滚刀的前刀面齿形公式,再根据啮合原理和铲磨运动时滚刀与砂轮的关系求出铲磨滚刀的砂轮轴向截形,并给出了具体算例。

基于简化模型的汽车转向盘骨架设计研究

针对某款车转向盘骨架的设计,首先采用建立基于梁单元的转向盘骨架简化模型的方法,进行转向盘碰撞安全性能和NVH性能仿真分析,并通过试验验证了此简化模型的有效性。然后通过梁单元截面参数化,运用多学科设计优化方法,通过实验设计构建了RBF近似模型用于代替仿真模型,快速设计出最优的转向盘骨架截面结构,在满足转向盘的碰撞安全性能和NVH性能条件下,达到质量最轻的目的。结果表明:该方法不仅对转向盘的正向设计有一定的指导意义,同时能够实现转向盘碰撞安全性能和NVH性能两学科的并行优化设计,大大缩短了设计周期,具有较高的工程实用性。

车轮强度计算方法的研究

对于车轮的强度设计计算,目前仍以经验和类比为主,近年来,CAE软件的发展,对车轮的强度设计也提供了参考。为了对车轮能够进行强度设计,以载货车轮为研究对象,建立与弯曲疲劳试验等效的力学模型。依据传统强度计算理论和方法,对载货汽车车轮的强度设计做了一种理论计算方法的研究,主要对车轮的复杂截面进行了惯性矩计算与最小化,计算分析得出了车轮的危险截面部位。通过静应力测试,其危险部位与理论计算的结果基本一致,实验测出的主应力方向与车轮实际使用过程中裂纹的方向的基本一致,均是在轮辐通风孔沿圆周方向,表明此车轮强度计算方法是可行的。