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钢轨连接线爆炸焊接技术研究

作　者: 张宇
导　师: 张国伟
学　校: 中北大学
专　业: 火炮、自动武器与弹药工程
关键词: 钢轨连接线爆炸焊接射流边界效应爆炸噪声冲击波
分类号: TG456.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

铁路信号传输是确保列车安全正常运行的关键,用于传递信号的钢轨连接线是保障铁路信号传输及减少电流不平衡的重要设施。运用爆炸焊接方法连接的钢轨连接线拥有操作简单、焊接强度高、成本低等优点。本文从理论、实验两个方面对运用军用高爆速炸药的钢轨连接线爆炸焊接技术焊接质量、爆炸噪声及冲击波超压进行的了系统的研究,为本技术的工程应用奠定了基础。本文运用爆炸焊接原理,对倾斜放置条件下覆、基板碰撞时形成的射流进行了理论计算,导出了射流形成的上、下限条件;对爆炸焊接过程中产生的边界效应进行了理论分析,并提出了解决问题的方案;对钢轨连接线爆炸焊接进行了实验研究,对焊接后的焊接质量从外观、抗拉强度、结合面的微观结构等方面做了详细的检测,结果表明焊接质量可靠,满足工程应用的要求;对爆炸噪声的特性及其危害作了分析,并对降噪措施进行了研究,选取了合适的吸声材料,确定了钢轨连接线爆炸焊接过程中的降噪方案;对焊接过程中有无隔声罩时的噪声值进行了测试,结果表明,隔声罩的运用能有效地降低施工过程中的噪声;对爆炸焊接时产生的冲击波超压对人的损伤情况和雷管爆炸产生的碎片质量进行了分析计算,提出了在爆炸焊接时加装防护装置的解决措施。本研究结果应用在钢轨连接线上,不仅提高信号传输的可靠性,而且促进了军工科技成果向民用转化,符合国家“军转民”的科技发展政策,同时可大大节约维修养护费用。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-18
  1.1 引言  10
  1.2 爆炸焊接技术简介  10-15
    1.2.1 爆炸焊接的基本原理  10-13
    1.2.2 爆炸焊接的主要优缺点  13-14
    1.2.3 爆炸焊接的应用  14-15
  1.3 国内外研究概况  15-16
    1.3.1 爆炸焊接技术应用于铁路系统的研究  15-16
    1.3.2 钢轨连接线爆炸焊接目前存在的主要问题  16
  1.4 本文的主要工作  16-18
第二章爆炸焊接中射流及边界效应问题探讨  18-31
  2.1 引言  18
  2.2 倾斜放置条件下射流的形成机理  18-23
    2.2.1 倾斜放置条件下的运动参数  18-20
    2.2.2 倾斜放置条件下射流的计算  20-23
  2.3 射流形成的上临界条件和下临界条件  23-26
    2.3.1 射流形成的下临界条件  23-24
    2.3.2 射流形成的上临界条件  24-25
    2.3.3 爆炸焊接中允许覆板出现的不平程度  25-26
  2.4 爆炸焊接中边界效应  26-30
    2.4.1 边界效应影响范围的确定  26-29
    2.4.2 边界效应的防护措施  29-30
  2.5 本章小结  30-31
第三章钢轨连接线爆炸焊接实验研究  31-44
  3.1 引言  31
  3.2 覆板的加工制作  31-34
    3.2.1 覆板材料选择  31
    3.2.2 覆板装药层尺寸设计  31-32
    3.2.3 覆板整体尺寸设计  32-34
  3.3 炸药装药参数确定  34-38
    3.3.1 炸药装药的选取  34
    3.3.2 理论爆炸焊接下限药量的计算  34-35
    3.3.3 实际爆炸焊接药量的选取  35-38
  3.4 钢轨及焊接面的准备  38
    3.4.1 钢轨的准备  38
    3.4.2 焊接面的准备  38
  3.5 钢轨连接线的爆炸焊接实验  38-41
    3.5.1 爆炸焊接方法与焊接参数的选择、确定  38-39
    3.5.2 爆炸焊接实验结果  39-41
  3.6 焊接质量分析检测  41-43
    3.6.1 外观检查  41-42
    3.6.2 抗拉强度检测  42-43
    3.6.3 结合界面的微观检测  43
  3.7 本章小结  43-44
第四章钢轨连接线爆炸焊接噪声特性及控制技术研究  44-58
  4.1 引言  44
  4.2 爆炸焊接噪声的特性  44-52
    4.2.1 爆炸声的定义  44-46
    4.2.2 爆炸声的危害分析  46-48
    4.2.3 爆炸声的评价  48-49
    4.2.4 评价的物理参量  49-50
    4.2.5 比例定律  50-52
  4.3 爆炸焊接噪声的控制  52-56
    4.3.1 降低噪声的措施  52
    4.3.2 爆炸焊接降噪方案  52-53
    4.3.3 吸声材料的选取  53-55
    4.3.4 爆炸焊接噪音的测量  55-56
  4.4 本章小结  56-58
第五章钢轨连接线爆炸焊接安全防护技术研究  58-75
  5.1 引言  58
  5.2 炸药爆炸冲击波对人体的损伤  58-59
  5.3 爆炸产物膨胀值推导及经验值  59-60
  5.4 冲击波理论  60-72
    5.4.1 冲击波的形成及传播理论  60-62
    5.4.2 爆炸破坏作用的衡量  62-65
    5.4.3 空气冲击波对目标的作用  65-70
    5.4.4 爆炸的破坏作用  70-71
    5.4.5 对安全距离和破坏距离的推导  71-72
  5.5 防护装置设计  72-74
    5.5.1 防护装置设计的目的  72-73
    5.5.2 不加防护装置时的冲击波超压  73
    5.5.3 防护装置总体方案  73-74
  5.6 本章小结  74-75
第六章研究成果、问题及建议  75-77
参考文献  77-80
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果  80-81
致谢  81

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