基于動力學聯合仿真的清篩機耙齒磨損分析

鄧家善 裴泳杰 王海波 崔向陽

摘要：

針對在道砟清篩機工作時挖掘鏈耙齒受到較強的沖擊和嚴重的摩擦導致挖掘鏈失效的問題，基于動力學聯合仿真思想，運用SIMPACK和LSDYNA對耙齒磨損進行預測，提出一種基于Archard模型與有限元仿真相結合的耙齒磨損的分析方法。對單次循環挖掘過程中單個耙齒的應力曲線進行積分得到耙齒的磨損深度，為研究和改進耙齒性能提供依據。

關鍵詞：

動力學聯合仿真； 耙齒； 磨損； Archard模型； 挖掘鏈； 有限元

中圖分類號： TH17； U216.632

文獻標志碼： B

Abrasion analysis on harrow tooth of ballast cleaning machine based on dynamic cosimulation

DENG Jiashan1， PEI Yongjie1， WANG Haibo2， CUI Xiangyang1

（1. State Key Laboratory of Advanced Design and Manufacturing for Vehicle Body， Hunan University， Changsha 410082， China； 2. School of Mechanical Engineering， Southwest Jiaotong University， Chengdu 610031， China）

Abstract：

As to the issue that excavating chain harrow teeth are subjected to strong impact and severe friction which results in excavating chain failure， based on dynamic cosimulation idea， the abrasions of harrow teeth are forecasted using SIMPACK and LSDYNA. An analysis method on the harrow tooth abrasion is proposed by combing the Archard model and finite element simulation. The stress curve of single tooth in single excavation cycle is integrated， then the abrasion depth of the tooth is obtained. The simulation result can provide basis for the research and improvement of the performance of the harrow teeth.

Key words：

dynamic cosimulation； harrow tooth； abrasion； Archard model； excavating chain； finite element

0 引 言

在軌道道砟清篩機工作過程中，挖掘鏈將軌道下板結的臟污道砟挖出并傳送到清篩裝置，清篩裝置對道砟進行清篩處理后，將不符合要求的臟污道砟輸送到清篩機前方相鄰的物料運輸車內，干凈的道砟通過回填輸送帶重新運送到挖掘鏈后方軌道兩側的道床內。由于道砟臟污板結現象非常嚴重，所以挖掘鏈的工作環境非常惡劣，在挖掘過程中連續承受極強的摩擦和沖擊，成為道砟清篩機的主要易損件。耙齒是挖掘鏈中的關鍵部件，其作用是直接破碎道砟結塊，使板結的道砟群碎裂松散開。在清篩機工作過程中，耙齒有節奏地高速沖擊道床以破碎板結的道砟，直接受到道砟極強的振動、推擠和摩擦而急劇磨損。[14]因此，對耙齒的磨損進行模擬預測有助于改進耙齒的性能，提高耙齒的耐磨性，延長耙齒的使用壽命。

目前，耙齒的優化主要通過改進材料、熱處理方式、制造工藝等提高耙齒的耐磨性[56]，耙齒的磨損深度通過離散元方法模擬預測?！?br>