轨道车辆车体焊补设备的设计

基于摩擦搅拌焊技术,设计了轨道车辆车体焊补设备,可用于轨道车辆车体侧墙的维修。从工作原理、机头、升降机构、固定机构、电气控制系统等方面对这一焊补设备进行了介绍。

进气温度对质子交换膜燃料电池性能影响的试验研究

为了研究不同进气温度对质子交换膜燃料电池性能的影响.首先分析了质子交换膜燃料电池反应的基本原理;其次建立了一个质子交换膜燃料电池性能测试平台,通过控制空气和氢气侧压力为0.1 MPa、燃料电池工作温度为60℃时,同时改变阴极和阳极侧进气温度来对一个由十片单电池组成的电堆进行实验.实验结果表明:质子交换膜燃料电池性能受进气温度影响较大,在燃料电池进气压力和工作温度一定的情况下,随着进气流量的增加,进气温度随之升高,电池性能也将得到明显改善;其次,通过比较同一进气压力、进气温度和工作温度下电堆的一致性,得出第十片单电池性能衰减较快.

阳极水含量对车用燃料电池性能影响

为了研究质子交换膜阳极水含量对燃料电池性能的影响,提出了一个质子交换膜水含量(MWC)计算模型。该模型考虑了阳极气体在电池内部有压力下降的现象,将压力降和水分活度引入水含量计算。将此模型移植到计算流体力学软件(FLUENT),建立了计算网格并对燃料电池进行了仿真计算。建立了燃料电池试验测试系统,给出了燃料电池试验参数并进行了性能试验。对电池在65℃、相对湿度为70%和100%的FLUENT原模型、MWC模型和试验值下的极化曲线进行了比较分析,结果表明:模拟极化曲线与试验极化曲线吻合良好,MWC模型比FLUENT模型能够较准确地预测燃料电池的性能,尤其在65℃、相对湿度为75%情况下,MWC模型比FLUENT模型精确度提高了10%。

阳极压力降对质子交换膜燃料电池性能的影响

为了研究阳极压力降对质子交换膜燃料电池性能的影响,提出了一个新的相对湿度-压力降(RHPD)模型。RHPD模型考虑了由阳极含水量变化引起的质子交换膜燃料电池阳极压力降变化的现象。将RHPD模型通过自定义函数导入Fluent中,完成燃料电池在不同工况下的仿真计算。对工作温度为60℃,阴极相对湿度为50%,阳极相对湿度分别为25%,50%,75%下的电池性能进行了测定。通过比较Fluent模型,RHPD模型和试验数据三者发现:相对湿度为25%,电流密度为445 mA/cm^2,RHPD模型和试验值数据间仅存在0.11%误差。

机车通过固定辙叉动力学性能

为研究过岔方式及过岔速度对机车通过固定辙叉时的动力学性能的影响,分析固定辙叉伤损原因,基于铁路车辆系统动力学理论,采用75 kg/m钢轨12号道岔固定辙叉和JM3标准车轮型面,应用SIMPACK软件建立机车-固定辙叉系统动力学模型。分析机车在不同速度、从不同方向通过固定辙叉时的动力学性能。结果表明:机车通过固定辙叉时,垂向力、磨耗数的速度敏感区主要在70~80 km/h。脱轨系数的速度敏感区主要在90~100 km/h。提高速度会降低机车运行稳定性,增大脱轨风险,加重轮轨磨耗。在相同速度下,机车逆向过叉时的运行平稳性较差,脱轨风险较大,轮轨磨耗较严重。

重载货车-固定辙叉动态与静态接触性能分析

针对重载铁路固定辙叉磨耗问题,应用动力学理论与有限元方法,分别建立C80货车-固定辙叉系统耦合动力学模型与轮叉弹塑性接触模型,分析重载货车-固定辙叉动态与接触性能,应用SIMPACK软件建立动力学模型以模拟C80货车通过75 kg/m钢轨12号道岔。计算结果表明:固定辙叉最大磨耗功率随着速度的提升迅速增大,车轮从翼轨向心轨过渡将对心轨产生冲击,而且速度越高冲击力越大。应用HYPERMESH软件,建立三维弹塑性有限元接触模型,计算分析在标准75 kg/m钢轨12号道岔固定辙叉不同位置处与标准货车LM型面车轮的接触状态。在模型中分别施加动载垂向力与静载轴重,进行计算,与静载轴重相比,动载垂向力作用下的最大等效应力剧增。综上所述,建议C80货车通过固定辙叉时严格控制在50 km/h速度范围内。

铝基城轨列车制动盘热—机耦合性能研究

用于城市轨道交通的铝基制动盘系统的热性能,通过瞬态热分析,研究制动盘在初始速度下的温度场.结果表明,在恶劣条件下,制动盘的温度仍能很好地运行.然后,利用完全热力耦合的方法,研究了制动盘在不同载荷条件下的温度和应力场以及磨损条件.最后,通过温度分布和应力分布,为制动盘的设计和优化提供理论支持.

重载铁路车辆车轮与辙叉型面匹配研究

道岔是重载铁路最为薄弱环节之一,针对大秦重载铁路道岔的磨耗磨损问题,通过轮轨型面测量仪测得大秦线路磨耗后道岔型面数据,建立车辆车轮标准型面与不同辙叉型面的有限元模型,计算分析在轴重作用下的匹配情况.结果表明:车轮通过磨耗后辙叉时接触斑相对细长,使车轮与辙叉产生较大的应力集中,随着辙叉磨耗程度的增加,应力集中愈加明显;在不同轴重作用下,轴重的增加使接触斑面积增大,弹塑性变形也有助于降低轮叉接触应力的变化率.

基于Lagrange与灰色关联分析的工程特性耦合排序方法

针对在产品质量屋中工程特性重要度排序存在的主观性与专家偏好差异的问题,提出了基于Lagrange与灰色关联分析的工程特性耦合排序方法.利用灰色理论模型解决需求小样本下的不确定性,采用最大值标准化法处理原始数据,基于灰色关联系数消解评价的主观性,根据本企业与竞争企业的互补判断矩阵,建立优化模型使数据标准化,并通过构建拉格朗日函数对其求解,以消解专家偏好差异,最后综合考虑评价主观性与专家偏好差异两方面问题,确定最终工程特性重要度的排序.以液压四足机器人为例,验证方法的实用性与可行性.

基于FS-PCA-MSCD的地铁轴承可视化诊断方法

针对地铁轴承的可视化故障诊断能力,本文提出了基于特征选择(Feature Selection,FS)与多尺度类距离(Multi Scale Class Distance,MSCD)的轴承故障诊断方法.首先对地铁齿轮箱轴承振动信号进行采集,获得不同故障类型的轴承故障样本集;然后基于FS方法提取故障样本中存在的敏感特征值,并利用获得的特征向量进行主成分分析(Principal Component Analysis,PCA),基于MSCD方法对各故障聚类进行再分类,提高故障类的可分性,获得可视化程度高的故障诊断结果.利用该方法对地铁齿轮箱轴承故障数据进行可视化故障诊断,诊断结果表明该方法能够提取敏感故障特征并获得具有较高故障可分性与可视化的诊断结果.该方法为地铁轴承在线故障分析能力提供了技术支持,在地铁运行维护与故障诊断方面均具有广阔的应用前景.

柴油在O_2/CO_2环境下的燃烧特性分析

为了降低柴油机NO_x和碳烟(soot)的排放,对基于O_2/CO_2环境的柴油机燃烧新模式进行了研究,运用KIVA-3V软件对柴油在定容燃烧弹内模拟发动机上止点的燃烧过程进行了数值仿真,对定容燃烧弹内柴油燃烧压力曲线进行了数值模拟分析,最后在定容燃烧弹上对正常空气环境下和O_2/CO_2浓度为50%/50%环境下的柴油燃烧过程进行了可视化研究.仿真结果表明,柴油在O_2/CO_2环境下的着火延迟时间相比在正常空气环境下要有所缩短;随着喷油压力的增高,柴油的雾化混合效果变好,燃烧更加充分,使得容弹内柴油的最大燃烧压力升高.定容燃烧弹可视化试验表明,柴油在O_2/CO_2环境下可以进行预混合自燃及扩散燃烧,同时得到的理想"瓢"型火焰图像表明柴油在O_2/CO_2环境下可以稳定燃烧.

O_2/CO_2环境对柴油燃烧特性的影响

为计算柴油在O_2/CO_2环境中火焰浮起长度(flame lift-off length,FLOL),提出了柴油的耦合计算模型。该模型基于空气卷吸率计算公式,考虑了O_2和CO_2对FLOL的影响,引入空气与燃料的动态化学当量比,得到了O_2/CO_2环境中FLOL的计算公式。运用Converge软件对柴油的表征燃料正庚烷建立化学模型和物理模型,搭建了定容燃烧弹可视化试验台。对柴油在空气、50%O_2/50%CO_2和57%O_2/43%CO_2环境中的FLOL进行计算与试验,并对燃烧过程、温度云图和FLOL进行了分析。结果表明:该模型能计算柴油在O_2/CO_2环境中的FLOL,计算的最大平均误差为8. 6%。

高浓度CO2对柴油着火延迟特性的影响

为了研究柴油在高浓度CO2环境中的着火延迟特性,提出适用于该环境下的着火延迟时间公式。该公式考虑了CO2的热效应和第三体效应对着火延迟的影响,分析了CO2浓度与着火延迟的关系,运用Chemkin模拟了CO2对OH自由基生成速率的影响。对该环境下柴油的着火问题进行了定容燃烧弹的可视化实验研究和仿真计算。结果表明:着火延迟时间公式在CO2物质的量分数小于60%时能够有效表达CO2对着火延迟时间的影响;CO2物质的量分数大于60%时,反应H2O2+M→20H+M中的第三体效率降低导致着火延迟增长变慢。

机油诱发增压汽油机早燃的多维模拟

低速大负荷工况下,高功率密度增压汽油机会产生一种由早燃引起的,破坏性极大的非正常燃烧现象——"超级爆震"。本文中采用CFD耦合化学反应动力学对一台增压热力学单缸汽油机中由机油液滴诱发的早燃进行了多维数值模拟。研究中采用离散液滴模型模拟了机油喷入燃烧室内与燃油空气混合气发生混合的物理过程,采用一种简化的化学反应机理(包含十六烷、异辛烷)模拟了机油/燃油/空气混合气在燃烧室内的化学反应过程。模拟结果与台架试验结果一致,说明模拟可以预测发动机中的早燃现象。结果表明,机油液滴的引入会促使增压汽油机发生早燃现象。随着机油喷射时刻的推迟,机油的蒸发量增加,可燃混合气发生早燃的时刻提前。

基于Node.js框架和MongoDB数据库的物流信息服务系统设计

目前城市物流信息服务系统使用的是传统的web框架,主要特点是前后端开发分离,前后端的开发和维护需要不同的团队来执行,成本较高;在用户体验和信息处理能力上还有待提高;面向传统的数据库,不支持分布式大数据处理.针对这个情况,提出使用全新的基于Node. js的服务框架,结合最新的前端交互技术以及非关系型数据库MongoDB来搭建Web服务.通过性能测试,证明了该种架构相对于传统架构在处理速度和资源占用上具有极大的性能优势,提高了对系统大数据框架的支持.最后利用该架构搭建了一套高性能的Web物流信息服务系统,为城市物流信息化管理提供了一种新的解决方案.

质子交换膜燃料电池内部水含量特性分析

为研究水含量变化对燃料电池性能的影响,建立了质子交换膜燃料电池冷凝率(RW)模型。该模型利用切换函数确定了蒸发和冷凝的比例关系,考虑了两相流变化和压力降对燃料电池冷凝率的影响。将RW模型通过自定义函数(UDF)导入FLUENT软件中,搭建了实验测试平台,对工作温度60℃、进气相对湿度100%、进气压力分别为10和20 kPa工况下的RW模型、Fluent模型和实验值进行比较分析,结果表明:随着进气压力增加,冷凝速率提高,电池内部水含量明显增加;当工作温度为60℃、进气压力为10 kPa、电流密度为260 mA/cm^2时,相较于实验值,RW模型精确度比Fluent模型提高了21%;在进气压力为20 kPa时,RW模型比Fluent模型提高了31%。

机车用单元制动器悬挂连杆的断裂问题分析

保证准确有效的制动是列车安全运行的重要保障,踏面单元制动器中闸瓦过度磨损、不缓解及零件损坏等故障成为事故发生的巨大隐患.针对机车用单元制动器的悬挂连杆断裂问题,建立车轮-闸瓦-闸瓦托-悬挂连杆整体三维有限元模型和悬挂连杆三维有限元模型,分别对悬挂连杆进行受力分析和强度分析.通过计算结果和现场情况的对比分析,得出结论:悬挂连杆在制动作业时,同时承受轴向的拉压作用力以及车轮与闸瓦摩擦所产生的横向力;由于横向力的存在,使悬挂连杆在制动工况下的应力值有明显增大;悬挂连杆的圆角及中部位置属于应力集中区域且最大应力点位于圆角处,这是悬挂连杆断裂的主要原因.

分形凹角蜂窝结构声子晶体振动带隙特性

凹角结构具有优良的减振降噪特性,可以有效衰减结构振动响应,蜂窝结构具有优良的力学特性并已经较为普遍地被应用到工程之中,因此凹角蜂窝的复合结构引起了学者们的关注。本文通过对内凹蜂窝结构分形设计,构建了一种新型声子晶体模型。基于有限元方法对分形凹角蜂窝结构进行分析,计算能带结构以及振动传输特性,分析结构的负泊松比特性以及结构分形对振动带隙的影响。通过改变壁厚和内凹角度等参数,以及在分形结构顶点处填充钢材,可以更好地对某些频段振动产生抑制。结果表明:分形结构仍具有负泊松比特性,分形结构在二阶结构产生的带隙更宽,壁厚和凹角角度的增加会导致结构振动带隙向高频区域转移,填充钢材会使带隙变宽。

塔式起重机臂架装置的优化设计

阐述塔式起重机臂架装置的最优化设计的过程。采用现代设计方法中的优化设计方法,详细地和系统地讨论了臂架装置的优化设计模型的建立和最优解分析的过程。以塔式起重机臂架装置为研究对象,利用优化设计方法进行结构分析,并建立塔式起重机臂架装置的最优化数学模型。利用工程软件ANSYS对塔式起重机臂架装置的最优化数学模型进行分析并得到优化模型的最优解。研究表明:优化设计的分析为塔式起重机臂架装置的设计提供了便捷而有效的手段。

电动汽车动力电池均衡系统的设计和试验

针对成组前电池单体初始性能差异和使用过程中差异的放大等不良问题,考虑到主动均衡和被动均衡的优缺点,提出了一种电池单体之间采用主动均衡,电池包之间采用被动均衡的新均衡方案。系统以单体电池端电压和电池包端电压作为控制目标参数,根据电池单体的ε值和电池包的δ值与设定的阈值进行比较来控制场效应开关管和三极管的开闭,进而实现主动均衡和被动均衡。实验结果表明,均衡系统在充电、放电两种状态下都能够起到均衡效果,从而说明了均衡系统的有效性,达到了设计的目的。