基于MATLAB的现场钢轨闪光焊机动夹动态响应及控制研究

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1、国内图书分类号：TG438.2密级：公开国际图书分类号：西南交通大学研究生学位论文基于MATLAB的现场钢轨闪光焊机动夹动态响应及控制研究年级二〇一五级姓名于润洋申请学位级别工学硕士专业材料科学与工程指导教师吕其兵教授二零一八年五月ClassifiedIndex:TG438.2U.D.C:SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisResearchontheDynamicResponseandControlofMovableClamponSpotRailFlashWelderBasedonMATLABGrade:2

2、015Candidate:YuRunyangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringMajor:MaterialsScienceandEngineeringSupervisor:Prof.LvQibingMay.8.2018西南交通大学硕士研究生论文第I页摘要随着我国经济的快速发展，铁路已经跨入了全面推广无缝线路的新时代。闪光焊作为无缝线路现场钢轨焊接的首选方式，其加热主要通过短路液桥电阻热实现，因而液桥存在的时间就影响着钢轨的加热与端面状态，而液桥存在时间又受焊机动夹动态性能的影响。由于钢轨焊接工艺试验时不可能

3、采用现场施工的长钢轨进行，并且现场施工工况千差万别，因此目前采用短轨调试获得的焊接工艺用于现场焊轨对钢轨焊接接头的质量是有影响的，但这种影响有多大，又是如何影响的，目前未见报道，为此，开展现场工况对焊接接头质量的影响研究具有很好的实际应用价值。针对现场钢轨闪光焊的具体现场施工工况，以国内广泛应用的UN5-150ZB焊机控制系统为基础，在MATLAB环境下采用SimHydraulics软件建立了闪光焊机机头液压系统仿真模型，在此基础上，分别针对油路系统的不同结构参数以及负载变化等情况，对动夹的动态响应特性进行了仿真分析，仿真结果表明：随着液压油管的直径以及油管长

4、度的增加，动夹的动态响应速度会相应的减小；现场焊接时坡度的存在会对动夹送进和后退时的动态响应产生影响，但当动夹以相同的送进速度和后退速度做周期性运动时，坡度对动夹动态响应产生的影响基本可以近似抵消；所垫滚筒类型的摩擦系数以及动端钢轨质量变化较大时对动夹的动态响应速度影响较大，随着摩擦系数及钢轨质量的增加，动夹的动态响应速度会大大降低；而增大机头油压压力以及比例阀的输出流量能够提高动夹的动态响应速度。在上述仿真结果的基础上，提出了焊机优化油路设计和改变控制策略以提高焊机动态性能的措施：可以通过减小现场钢轨闪光焊机机头液压系统的换向阀或比例阀A、B口连接的油管直径

5、和油管长度来提高焊机动夹的动态响应速度；当焊接环境及钢轨质量变化时，可以通过采用合理的控制算法对机头液压系统油压和比例阀的输出流量进行控制以及减小钢轨与滚筒之间的摩擦系数来提高动夹的动态响应速度，从而减少现场焊接工况的变化对焊接质量的影响，为现场焊接质量的保证提供了方向。关键词：闪光焊；液压系统；动态响应；SimHydraulics仿真西南交通大学硕士研究生论文第II页AbstractWiththerapiddevelopmentofChineseeconomy,therailwayhassteppedintotheneweraofthecomprehensi

6、vepromotionofjointlesstrack.Flashweldingisthepreferredwayofrailweldingonjointlesstrack.Theheatingofflashweldingismainlyachievedthroughtheresistanceheatofashortcircuitedliquidbridge,sotheliquidbridgeexistingtimeaffectstheheatingandendsurface'sstateoftherail.However,theexistencetimeof

7、theliquidbridgeisinfluencedbythedynamicperformanceofthemovableclampofwelder.Duetotheweldingprocesstestofrailisimpossibletouseon-sitelongrail,andthefieldworkingconditionsarevaried,therefore,theweldingprocessobtainedbyshortraildebuggingisappliedtorailweldingonthespot,whichhasaninfluen

8、ceonthequalityofrai