【摘 要】
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随着国家电网和铁路网的发展,输电线跨越轨道的现象屡见不鲜,跨越轨道施工也越发频繁。根据《中华人民共和国铁路法》的规定,在铁路上方施工时,必须对铁路实施严格的保护措施。通过调查研究,发现传统的防护方式工期冗长、人力成本高、安全性低等问题。为了解决这些问题,研发了一种新型的跨越轨道防护装备。本文首先介绍了跨越轨道防护装备的基本结构及工作流程,并通过分析防护装备的工作流程,找出所有可能发生倾翻事故的危险
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随着国家电网和铁路网的发展,输电线跨越轨道的现象屡见不鲜,跨越轨道施工也越发频繁。根据《中华人民共和国铁路法》的规定,在铁路上方施工时,必须对铁路实施严格的保护措施。通过调查研究,发现传统的防护方式工期冗长、人力成本高、安全性低等问题。为了解决这些问题,研发了一种新型的跨越轨道防护装备。本文首先介绍了跨越轨道防护装备的基本结构及工作流程,并通过分析防护装备的工作流程,找出所有可能发生倾翻事故的危险工况,根据GB/T 3811-2008《起重机设计规范》,利用力矩法,对防护装备的抗倾覆稳定性进行分析,得到防护装备稳定安全系数与配重的关系。其次,参照GB/T 33582-2017《机械产品结构有限元力学分析通用准则》,运用HyperMesh有限元前处理软件对防护装备的各部件进行了几何清理、模型简化、单元选择、网格划分、质量调整,得到各部件的有限元分析模型。根据GB/T 3811-2008《起重机设计规范》,拟定了17种危险工况,并利用ANSYS软件进行逐一计算。计算结果表明,主塔在起竖工况和扭转工况出现了局部应力超许用应力的现象,需要对局部结构进行加强,而除主塔外的其余结构均满足强度要求;底座中间构架应力较小,存在较大的优化减重空间。再次,对副塔结构进行特征值屈曲分析,分析副塔高度变化对临界屈曲载荷的影响。分析结果显示,当副塔高度为正常使用的最大高度时,其临界屈曲载荷为194.14kN,随着副塔加长节数的减少,副塔临界屈曲载荷逐渐增大。通过对缆风绳的张力计算和副塔的受力分析,确定副塔的最大垂向受压载荷,并与副塔的最小临界屈曲载荷进行比对,得出副塔屈曲稳定性符合要求的结论。随后,基于强度计算结果,分析主塔应力过大原因,对主塔结构进行改进,并对改进后的主塔进行强度校核。利用OptiStruct软件对底座中间构架进行尺寸优化,为底座减重533.50kg,且校核了优化方案的强度和抗倾覆稳定性,说明了优化方案的可行性。最后,对改进和优化后的组装模型进行了模态分析,利用Block-Lanczos算法,计算了防护装备回转工况和人工行走作业工况的前六阶固有频率和振型,并与回转齿轮的啮合频率和人行走步频进行对比,得出结构不会发生共振的结论。
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