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高速磁浮车辆工程化制造技术研究

作者:王老师  来源:佳作论文网 日期:2021-05-04 16:47 人气:
摘 要: 高速 磁浮车辆是整个高速 磁 浮交通 系统 的核心部件之一.针对高 速 常导磁悬 浮样 车特性进行深入分析 ,结合高速 磁 浮原理样车试 制,论述了 高速 磁浮列车工程 化制造技 术研究阶段性成果。
关键词: 高速磁浮车辆; 工程化制造技 术; 产品 特性; 装配
高速磁浮车辆是整个高速磁浮交通系统的核心部件之一,其车辆产品特性与高速磁浮系统特性需求密切相关,这一特性决定了高速磁浮列车工程化研制技术的特殊性,通过对高速磁浮系统及车辆特性分析,初步实现高速磁浮车辆工程化研制的基本模式及关键制造技术的研究,完成了高速磁浮试验样车的生产试制及工艺制造技术阶段性验证,取得阶段性成果。
 1  高速磁浮系统及车辆特性分析
1. 1     高速磁浮系统原理
车辆牵引 : 高速磁浮列 车供电系统通过安 装于磁浮轨道的地面长定子线圈提供列车运动所需的电 能。车辆悬 浮:高速常导 磁浮结 构是对装于车 辆电磁铁模块上的电磁铁励磁,而产生可控制的电磁场,电磁铁与安装千磁浮轨道上的长定子直线电机的定     子铁芯相互吸引 ,产生吸引 力,将列车向上吸起 ,并通过控 制悬浮励磁电流来保证稳定的悬浮间 隙[  I  )   。电磁悬浮结构如图 1 所示。
1.2车辆结构及技术参数
高速磁浮车辆由车厢体、夹层结构、悬浮架、电磁铁模块、抽屉式设备、车内结构及设备 等组成 ,见图 2。其中悬浮架作为主承载及传力结构,通过主结构支撑   车体,并通过车体吊挂起夹层结构和设备模块的结构   组成模式,决定了车体、夹层结构、悬浮架与轨道间特
的结构特点 和制造要求,通过从焊缝强度、焊接变形、焊接适应 性、装配精度及 工程化应用能力等诸多方面综合对比几种焊接技术,最终选择铝合金激光-电弧复合焊(见图 5 ) 作为高速磁浮车体大部件的制造工艺。
通过高速磁浮样车研发试制,铝合金长大部件  及前端板关键组件激光电弧复合焊接技术的工程化  应用,在无调修的前提下,尺寸精度指标较电弧焊提高 5 ~ 7 倍、抗 拉强度提高 1 5 % 、疲劳性能 提高20% ; 总组后车厢侧墙 平面度不 大于 0 . 5  m m/  m2   、直线度不大千 3 m m ; 实现了控制变形、消除洞修、提高精度、增强强度及减少腻子的工程目标 ,并实现试验样车预期目标 。
夹层结构框架制造技术
夹层结构为高速磁浮特有结构,夹层结构用 于安装各种插入式设备、供气设备和空调压缩机等,另外也容纳了悬挂装置。 夹层结构框架两侧通过 T 型托架吊挂千车体边梁,中间采用螺栓和锁接形式 与车体连接。夹层框架组装为全珋接结 构,其主要由较蒲的板材零件相互柳接而成,涉及多个部件的接口,具有刚性低、尺寸精度要求高、零部件数量多的特点 ,其系统精度要求远高于传统车型车体部件要求,单靠零件自身尺寸的加工精度很难保证装配尺寸的合 格。因此,其制造有 3 个重要制造技术应用: ( 1 ) 精密工装设计,通过更高装配精度的夹层预组工装来保证夹层结构从零件到部件系统装配过程  中的定位和装配精度,限制装配过程中的连接变形, 使产品满足结构要求; ( 2 ) 长大部件精密珋接技术及装备的应用; (3 ) 高精度测量工具控制工装工件尺寸。
2. 5     车体表面处理技术
车体表面处理技术包括车辆的涂装和防腐技    术。高速磁浮车辆 涂装工序包括车体 喷砂、底漆、腻子、中间层漆、面漆、分色漆,与目前动车组涂装体系 基本相同,主要差异是高速磁浮车体制造精度、表面质扯和附着力要求更高,同时车体表面采用水性炫   彩漆 ,具 有独特的炫彩效果 
2. 6     悬浮架及电磁铁模块组装技术
悬浮导向系统主体结构由悬浮架和电磁铁模块  组成,实现车辆悬浮、牵引和导向及安全制动功能, 通过悬 浮导向控制系统使悬 浮架与轨道保持可控的动态关系,保证车辆沿轨道安 全平稳地运行。 整列高速磁浮车辆的悬浮架 互相连接,每辆车设 4 个悬浮架 ,悬浮架 与悬浮架 之间通过电磁铁模块连接 , 悬浮架内部各模块之间相互连接,形成一个系统 关联的尺寸装 配体系。
悬浮架装配技术主要表现为空间精密装配,即  零部件结构复杂多样(包括: 型材、板材、折弯件等),同时空间尺寸复杂,无法通过单一零部件直接加工确定所有定位尺寸。因此 ,在装 配过程中 ,形成悬浮架组装、定位、检测、配钻、柳接,一体化成型作业模式 ,完成其复 杂空间尺寸结构的精密珋接和精密装配[ I ] 。
2.7         车辆总组及合成技术
高速磁浮原理样车总组装包括磁浮车辆子系统  部件集成,以及车辆与轨道合成,是车辆装配的核心 阶段和质最管 控的重要过程。车辆总组是以车体 、夹层结构、悬浮架为基体,将供电系统、制动系统、悬 浮导向系统、电气控制系统、空调通风及采暖系统、 给水卫生系统、车内结构及旅客界面系统等多系统  集成,涉及机械装 配、管路加工 、涂装、电气、粘接、结构及性能试验、测量、探伤、车内装饰等多个专业和技术 ,是工程化集成 装配的典 型过程。
高速磁浮车辆总 成是"轨+ 夹 + 悬 + 车体 + 电磁铁模块"的特殊装配集成结构,系统总成精度要  求 2 mm 以内;与既有轨道车辆相比,总组装作业最突出的差异 在千: ( 1 ) 宽车体和特殊合成作业流程引起需对厂房、台位、场地、重型起重设 备的适应性配置要求 ; ( 2 ) 根据结 构及装配特性,配置一系列磁浮专用随行工装和吊运工装; ( 3 ) 整车总组合成的过程设计(工艺流程)对全过程的质量和尺寸管控。 通过系统分 析,结合试验样车研 制流程 ,确定车辆组装过程关键接口项点及管控方法,在研制过程中以  保证车辆总成 装配技术要 求。
2. 8     电气施工工艺技术
电气系统结构特性:高速磁浮车辆电气线路及电气装置模块化结构集成程度非常高,其电气功能及可靠性的实现基于精密的装配机构,特别是带有结构封闭特性的夹层结构中,夹层线槽、夹层框架、ASG 接线箱 、集成线束、抽屉式设备(控制器箱)组成直插式结构,装配空间 紧凑 ,实现了电 气、设备、装配、检修全面的 模块化互换模式,但对部件及装 配结构精度、准确性 、过程管 控要求非常高。
针对磁浮电 气系统线路复杂,夹层结构内空间限制,以及电气系统 高可靠性的要求 ,在电气工艺设计和策划过程中 ,一方面,将电气原理、结构及技术要求全部纳入电 气工艺设计体系,形成可执行的工程化作业方法,以工艺图表的形式传递至电 气施工各个工序过程 ,实现全过程的质批管控; 另一方面, 重点策划夹层结构布线及电磁兼容性要求的实施, 最大程度优化细化、精准化夹层内电线线束、电气连接和抽屉式设备连接的质量,充分考虑电磁兼容要求,电线电缆的标识 及组装工艺、电气线路严格按 照分区隔离、供电和控制线路分离、线端连接方式屏蔽处理、功能性 接地等电气施工工艺技术要求的有效落地。通过以 上工艺措施,保证了电气线路的准确性、电气连接的可靠性,并顺利通过车辆电磁兼容性测试。
2. 9     电气调试技术
高速磁浮车辆试验样车单车的电 气系统调试分为基本 功能试验和功能 验证性试验。基本功能试验分 4 个阶段 ,通电前检查、静态调试、子系统 地面试验、动态调试工作。进行了包括车载电 网试验 ,车载诊断与控 制试验、悬浮导向试验、涡流制 动试验、测速定位试验、非接触供电试验以及传统的旅客信息  系统试验,车门 、空调、给水卫生试验等型式试验项目。在基本功能试 验的基础上,针对 车载供电 、悬浮导向控制等核心系统部件进行了初步试验验证,在  既有装备条件下 ,实现车辆 系统与 牵引、控制及轨道系统的部 分低速牵引 动态基本功能性试 验验证。高速磁浮试验样车作为高速磁浮项目研发的重要环   节,是高速磁浮的“实车级“试验验证平台,目前在试验样车实现了静态悬浮,低速牵引动态试验,以及稳态悬浮等 试验,状态良好 。
3    结论
高速磁浮系统运行速度不仅是速度在飞机和高 铁之间 ,在磁浮车辆的设计模式、整体结构、制造和装配技术、制造装备、材料应用等方面均偏向飞机的制造模式,因此在工程化研制过程中与既有轨道交通装备的 制造技术 和资源配置存在明显 差异。通过高速磁浮列车产品特性分析,充分考虑其系统结构 耦合性 和复杂性强、独特的装配工艺及流程与地面试验验证体系、全过程质量管 控技术 等要求 ,结合轨道车辆制 造资源配 置模 式 ,制定了高速磁浮试验样车试制工艺技术准备及制造资源配置策略,并实现 了高速磁浮试验样车的生产试制及过程初步验证, 是既有轨道车辆工程化制造技术和生产模 式的一次突破,为时 速 600 km 高速磁浮列车工程化研制提供了坚实可靠的技术保障 。
参考文献:
[ I l 孙玉玺 ,山荣成 ,抵力群,等 高速磁浮车辆悬 浮架 装配关 键工艺技术研究[ J l . 机车车辆 工艺,2020( I ) : I  - 3.
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