摘要：集沙铲是某款小型铁路轨道除沙车的重要工作部件。集沙铲在实际使用中受到的冲击力大、铲板刃缘变形严重,为改善集沙铲受力状况,对集沙铲集沙过程的受力状况进行研究。应用离散单元法(discrete element method,DEM)与多体动力学,分别对相同工况下直板、15°板和30°板集沙铲的总受力和X、Y、Z三个方向的受力进行比较。同时,利用离散单元法对不同时刻集沙铲切分沙土瞬间的沙土颗粒的速度分布状况进行分析。最后设计并制作了集沙铲试验台,模拟了集沙铲集沙过程,并对直板和30°板集沙铲的工作转矩进行了测量。研究结果表明:增大集沙铲铲板刃缘倾角可以减小集沙铲的冲击受力;随着集沙铲铲板刃缘倾角变化,集沙铲触沙瞬间沙土颗粒的速度分布发生明显变化。研究结果对改善集沙铲冲击受力具有一定指导意义,同时也对利用离散元法研究铲板-沙土相互作用过程具有一定指导意义。

关键词：集沙铲 沙土 离散单元法 三向受力 扭矩 

单位：石家庄铁道大学工程训练中心; 河北石家庄050043; 石家庄铁道大学机械工程学院; 河北石家庄050043; 河北建筑工程学院机械工程学院; 河北张家口075000; 中铁三局集团有限公司运输工程分公司; 山西晋中030600