防爆起重机轮轨摩擦温升特性实验和有限元研究

发布时间：2017-09-03 15:09

  本文关键词：防爆起重机轮轨摩擦温升特性实验和有限元研究

  更多相关文章： 防爆起重机 轮轨摩擦 实验台搭建 试验 有限元仿真

【摘要】：防爆起重机是一种重要的特种设备,广泛地应用于化工、石油、煤矿等行业。为了保证防爆起重机的作业安全,行业标准规定了起重机的运行速度上限,但根据调研发现该标准的制定缺乏依据。防爆起重机的运行速度上限过小,会严重损害企业的工作效率,而运行速度上限过大,又会威胁到作业安全,因此制定合理的起重机运行速度上限标准是十分必要的。防爆起重机轮轨摩擦温度和摩擦火花是影响运行速度上限标准制定的两个最主要因素,本文通过研究各主要因素对起重机摩擦温度和火花的影响,为标准修订提供数据支撑和理论依据。论文搭建了起重机轮轨摩擦模拟试验台,通过试验研究了速度、轮载、危险工况、车轮直径、轮轨材质等因素对车轮摩擦温度的影响,并利用有限元对轮轨摩擦温度进行仿真分析。本文所做的工作主要如下:首先,本文在原有简易的试验装置基础上进一步搭建本论文所需实验台,研制了啃轨约束装置、摩擦火花观测装置,搭建了恒温室,设置了安全保护装置,以及完善了温度测量装置等,为后续的轮轨摩擦温升试验提供了可靠的平台。其次,本文选择和制定了合理试验方法与步骤,通过试验研究速度、轮载、危险工况这三个因素对车轮摩擦温度的影响,并根据试验结果总结了上述因素对车轮温度的影响规律,从而为防爆起重机作业提供了有效、可靠的指导。再者,本文通过试验研究了正常工况下车轮直径、轮轨材质等因素对车轮温度的影响,总结了上述因素对车轮温度的影响规律。此外,本文还在低载条件下进行了抱死滑动试验,研究了材质对轮轨产生摩擦火花能力的影响。最后,本文建立了轮轨接触模型和传热模型,对起重机轮轨滚动摩擦温升和轮轨滑动摩擦温升进行了有限元仿真。结果表明轮轨滚动摩擦有限元仿真结果与试验数据比较接近,验证了试验数据的合理、可靠性,轮轨滑动摩擦有限元仿真得到了抱死滑动工况下轮轨摩擦温升特性,对实验研究进行了补充。
【关键词】：防爆起重机 轮轨摩擦 实验台搭建 试验 有限元仿真
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH21
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 研究背景11-13
• 1.2 研究目的与意义13
• 1.3 课题来源13
• 1.4 国内外研究现状13-17
• 1.4.1 国外发展现状14-15
• 1.4.2 国内发展现状15-17
• 1.5 论文研究内容及结构17-18
• 第二章 起重机轮轨摩擦模拟试验台的搭建18-33
• 2.1 引言18
• 2.2 试验装置介绍18-21
• 2.3 研制啃轨约束装置21-24
• 2.4 搭建恒温室24-26
• 2.5 测温仪器和测温方法重新选定26-29
• 2.6 设置安全保护装置29-30
• 2.7 研制火花观测装置30-32
• 2.8 小结32-33
• 第三章 工况对起重机车轮温度影响33-49
• 3.1 引言33
• 3.2 试验方案33-36
• 3.2.1 试验影响因素33-34
• 3.2.2 试验方法选择34-35
• 3.2.3 试验步骤设计35-36
• 3.2.4 条件优化36
• 3.3 影响因素与温度关系36-48
• 3.3.1 速度与温度关系36-38
• 3.3.2 轮载与温度关系38-40
• 3.3.3 危险工况与温度关系40-48
• 3.4 小结48-49
• 第四章 直径、材质对起重机车轮温度影响49-63
• 4.1 引言49
• 4.2 试验方案49-53
• 4.2.1 试验因素介绍49-52
• 4.2.2 试验步骤52-53
• 4.3 影响因素与温度关系53-62
• 4.3.1 直径与温度关系53-55
• 4.3.2 车轮材质与温度关系55-59
• 4.3.3 钢轨材质与温度关系59-62
• 4.4 小结62-63
• 第五章 起重机轮轨摩擦温升有限元分析63-78
• 5.1 引言63
• 5.2 轮轨模型计算和条件假设63-66
• 5.2.1 轮轨接触模型63-65
• 5.2.2 轮轨传热模型65-66
• 5.2.3 条件假设66
• 5.3 轮轨滚动摩擦有限元分析66-72
• 5.3.1 有限元模型建立67-68
• 5.3.2 有限元仿真计算68-70
• 5.3.3 仿真结果分析70-72
• 5.4 轮轨滑动摩擦有限元分析72-77
• 5.4.1 轮轨滑动摩擦有限元模型72-73
• 5.4.2 有限元计算73-75
• 5.4.3 计算结果分析75-77
• 5.5 小结77-78
• 结论与展望78-80
• 结论78
• 展望78-80
• 参考文献80-84
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果84-85
• 致谢85-86
• 附件86

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本文编号：785710