新型搗固裝置設計及其電液激振器特性研究.pdf

1、面對我國疆域遼闊,鐵路密集,新線施工與舊線維修工作量巨大,大型養(yǎng)路機械發(fā)展成其必然。搗固車作為一種大型養(yǎng)路機械設備高效出色地完成線路維護與施工的任務,其核心設備為搗固裝置。搗固裝置通過夾持與夯實激振機構產生高頻振動作用于道床石碴,促使石碴成其“石流”均勻、密實排布于軌枕之下,保證軌枕鋪設質量從而利于高速列車平穩(wěn)運行。目前搗固車市場基本被奧地利、瑞士和美國三國公司壟斷,產品均采用機械式強迫振動技術實現(xiàn)搗固鎬與石碴碰撞,結果必然會降低搗固鎬

2、壽命,加之國內搗固車核心技術的自主創(chuàng)新仍舊處于起步階段,因此,實現(xiàn)搗固裝置的創(chuàng)新設計有著舉足輕重的意義。
　　 本文基于國際現(xiàn)有的搗固裝置技術和存在的問題,提出了一種液壓激振與夾持運動獨立的新型搗固裝置,該裝置采用新型電液激振器實現(xiàn)高頻振動。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并進行仿真,同時對新裝置進行了有限元分析:基于新型搗固裝置激振原理設計了一種閥芯旋轉式四通高速換向閥和微行程雙作用液壓缸;利用MATL

3、AB/Simulink對電液激振器系統(tǒng)動態(tài)特性進行研究;利用計算流體動力學軟件對激振液壓缸工作腔內部進行流場可視化分析;最后設計了新型電液激振器試驗臺并擬定試驗方案。
　　 論文主要研究內容如下:
　　 第一章論述了搗固裝置的研究背景、結構、分類及現(xiàn)有三種主要的搗固裝置激振特點,隨后講述了搗固裝置的國內外發(fā)展現(xiàn)狀。同時基于搗固裝置采用的電液激振技術,對電液激振技術進行相關文獻的跟蹤學習,最后提出了本課題的研究內容及研究意

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技術創(chuàng)建裝置虛擬樣機并進行運動學分析,研究裝置結構尺寸與性能參數(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計參數(shù)包括激振力、幅值、頻率;同時對新裝置從靜力學、模態(tài)及接觸非線性等三個方面進行有限元分析,保證裝置應用強度。
　　 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其中的關鍵元件—閥芯旋轉式四通高速換向閥和微行程雙

5、作用液壓缸進行原理分析與設計。換向閥采用步進電機驅動閥芯旋轉,設計轉閥峰值流量250L/min,液壓缸采用自動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,通過簡化建立電液激振器理論模型,分析研究換向閥頻率、閥口周向導通寬度及液壓缸限位孔數(shù)量對電液激振器系統(tǒng)動態(tài)特性的影響,為進一步優(yōu)化元件設計提供依據(jù)。
　　 第五章利用Fluent軟件對高

6、頻激振液壓缸進行內部流場可視化研究。通過選取液壓缸不同位置處的不同截面,對壓力場、速度場及流場流線進行分析,分析高頻振動工況下液壓缸工作腔內部流場是否產生氣蝕、氣穴及漩渦帶來的噪聲與能量損失,從而為液壓缸內部結構優(yōu)化提供依據(jù)。
　　 第六章基于驗證電液激振器性能及元件結構參數(shù)對其影響,本文在浙江大學流體傳動與機電系統(tǒng)國家重點實驗室原有“985”工程元件測試試驗平臺上,設計并加工電液激振器試驗臺。論文對試驗臺的機械結構、液壓系統(tǒng)、