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动力稳定装置耦合系统机械特性研究

王立华 赵泽民 李佳奇 王炯力 蒋维

王立华,赵泽民,李佳奇, 等. 动力稳定装置耦合系统机械特性研究[J]. 机械科学与技术,2022,41(9):1362-1368 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200524
引用本文: 王立华,赵泽民,李佳奇, 等. 动力稳定装置耦合系统机械特性研究[J]. 机械科学与技术,2022,41(9):1362-1368 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200524
WANG Lihua, ZHAO Zemin, LI Jiaqi, WANG Jiongli, JIANG Wei. Research on Mechanical Characteristics of Coupling System of Dynamic Stabilization Unit[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(9): 1362-1368. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200524
Citation: WANG Lihua, ZHAO Zemin, LI Jiaqi, WANG Jiongli, JIANG Wei. Research on Mechanical Characteristics of Coupling System of Dynamic Stabilization Unit[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(9): 1362-1368. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200524

动力稳定装置耦合系统机械特性研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200524
基金项目: 国家自然科学基金项目(51765023)
详细信息
    作者简介:

    王立华(1974−),教授,博士生导师,研究方向为机械动力学、数字化设计与制造,kmwanglihua@163.com

  • 中图分类号: TH69

Research on Mechanical Characteristics of Coupling System of Dynamic Stabilization Unit

  • 摘要: 针对动力稳定装置中液压油缸的工作压强及液阻系数对作业效果的影响等问题,对动力稳定装置的轮轨接触特性、液压油缸工作原理以及钢轨的受力特征等进行研究。在刚性钢轨动力稳定装置-轨道横向耦合系统键合图模型的基础上,提出一种基于Euler梁理论的柔性钢轨动力稳定装置-轨道横向耦合系统键合图模型。基于此模型进行轨枕振动特性分析,并将分析结果与实验结果对比分析,验证了模型的准确性。分析了夹钳油缸工作压强、液压油缸进出油口的液阻参数和轮轨接触角对轮轨间能量传递效率与作业效果的影响。通过分析得到:当轮轨间能量传递效率保持在95%以上,轮轨角度应保持在0 ~ 40°;在轮轨间隙消除时(即夹钳油缸工作压强为7 MPa时),轮轨间能量传递效率会从之前的30%激增到99%左右,提升了69%。
  • 图  1  钢轨受力分析图

    图  2  钢轨柔性化键合图模型

    图  3  动力稳定装置-轨道横向耦合系统键合图模型

    图  4  动力稳定车现场试验图

    图  5  试验与仿真分析得到的轨枕加速度对比

    图  6  理论模拟与试验加速度幅值对比曲线

    图  7  不同油缸压强下的轮轨相对距离

    图  8  不同液阻系数对应的轮轨能量传递效率

    图  9  不同液阻系数下的轮轨相对距离

    图  10  液阻系数对轨枕作用效果的影响

    图  11  轮轨夹角及作用效果

    表  1  动力稳定装置及轨道参数

    参数名称及单位     数值
    钢轨单位长度质量/(kg·m−1 60.64
    钢轨弹性模量/(N·m2 2.059×1011
    钢轨对垂直轴截面惯性矩/m4 0.524×10−5
    钢轨密度/(kg·m3 0.786×104
    轨枕质量/kg 237
    单根钢轨扣件间距/m 0.6
    扣件横向刚度/(MN·mm−1 8.79
    扣件横向阻尼/(N·s·m−1 1 927.96
    轨枕道砟间刚度/(MN·mm−1 6×10
    轨枕道砟间阻尼/(N·s·m−1 3.5×103
    单个动力稳定装置质量/kg 3 500
    动力稳定装置转动惯量/(kg·m2 5 000
    动力稳定装置走行速度/(km·h−1 1.5
    动力稳定装置所受下压力/kN 4×60
    动力稳定装置夹持力/kN 6.9
    动力稳定装置激振频率/Hz 30
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  • 收稿日期:  2020-11-27
  • 刊出日期:  2022-09-05

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