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(1. 北京铁路局 天津机务段，天津 300232； 2.石家庄铁道大学 工程训练中心，河北 石家庄 050043；3.石家庄铁道大学 机械工程学院，河北 石家庄 050043)

轨道除沙车集沙铲功耗分析与形状优化

李晨阳1，吴文江2，王振兴3

(1. 北京铁路局 天津机务段，天津 300232； 2.石家庄铁道大学 工程训练中心，河北 石家庄 050043；3.石家庄铁道大学 机械工程学院，河北 石家庄 050043)

基于离散元法，利用EDEM软件中的Hertz-Mindlin接触模型，研究沙子物理特性和集沙铲几何特点，建立基于EDEM软件单叶集沙仿真模型。分析了集沙铲转速为90 r/min，100 r/min，120 r/min时，沙堆沙粒能量的数值规律，计算出在额定工况下3种转速下所需功率分别4.24 kW，5.29 kW，7.46 kW。同时对定转速120 r/min下集沙铲叶片形状进行优化，通过仿真得到平板集沙铲以及集沙铲末端弧度半径分别为700 mm，500 mm，300 mm时的受力情况，分析后得到集沙铲末端弧度半径为500 mm时受力峰值最小，作用过程中受力较为均匀，所受冲量较小。

除沙车；集沙铲；单叶集沙模型；数值模拟

0 引言

随着中国铁路运输的飞快发展，越来越多的铁路线路铺设在了沙漠、戈壁等风沙频繁的地区，这些地区常常因风沙过大积沙埋没铁轨导致列车停运的事故，为此课题组研制出铁路除沙车，是专用于沙漠地区清除铁道线路积沙的养护设备。集沙铲是除沙车中与沙堆作用的主要构件，它的工作过程是切割沙堆并将其输送到除沙车后部。为了达到预定的除沙效果、充分利用除沙车动力，分析集沙铲与沙堆作用情况，优化集沙铲形状势在必行。

通常情况下机械-沙土使用接触模型方法多为：分析法[1]、经验法[3]、连续体数值法[3]，但它们对于分析沙土等介质有着明显的不足[4]。……