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本文结合中铁三局铁路轨道除沙车研究项目,在考察我国沙漠地区铁路轨道积沙情况和沙子特性的基础上,研制一种适用于铁路的小型化除沙装置,实现其集沙和排沙的功能。铁路轨道除沙装置力求除沙高效且便于操作,以减轻工作人员的负担,保障铁路轨道线路的畅通。本论文目前已完成的研究工作如下:(1)从目前我国沙漠地区铁路轨道受沙害较为严重的背景下提炼课题,说明铁路轨道除沙装置研发的必要性。然后分析了沙子的主要特性,确定了其堆积密度、颗粒密度等参数,并且对沙堆静止角进行了测量,在此基础上利用EDEM对测量沙子堆积角的实验进行仿真,用正交实验法标定了沙粒之间的最佳接触属性参数。(2)根据实地考察并且与使用单位讨论最终确定了除沙装置的设计要求,然后对除沙装置的总体方案进行了设计。(3)对除沙装置的集沙系统进行了初步设计,然后制作缩小模型来验证方案的可行性,在可行的基础上,将初步设计的集沙铲应用于样机,根据样机反映的问题,利用离散元仿真软件EDEM对集沙铲进行了优化,具体是集沙铲叶片形状、固定铲圆心角、集沙铲末端圆弧的半径、顶壳形状设计等。最后对集沙系统的功率进行计算,确定所需液压马达。(4)运用MATLAB软件分析了集沙铲叶片的运行轨迹,以确定每个叶片抛沙的最大量,并且结合除沙装置的实际情况初步设计了翻板式排沙方案。然后根据所设计的排沙系统容量,确定了最小排沙速度。然后对翻板式排沙的原理进行分析,并且利用MATLAB软件得出频率与振幅的匹配关系。利用离散元仿真软件EDEM分析了排沙过程及其影响因素,为排沙装置的后续优化提供依据。