成果简介

本项目提出了一种能耗低、便于维护、能实时除冰的适用于高速列车转向架舱端板的高频振动除冰装置。受超声波清洗机的启发，基于机械除冰的原始思路，应用超声波换能器的机械振动效应、热效应、空化效应，设计出了针对高速列车转向架舱端板的超声波除冰装置。其中超声波换能器产生的高频振动机械效应为除冰主要机理，当超声波振子在高电压作用下，激励端板产生高频振动，使端板发生弹性弯曲变形，在冰层黏着面或分界面由于振型不同将产生剪应力使冰层产生内部裂纹。在超声波的不断作用下，微裂纹会逐渐扩展、贯通，裂纹数量增加、宽度增大，当达到机械效应的疲劳破坏极限时，宏观上表现为冰层大面积的脱落。此外，换能器本身有一定的发热会融化其所在区域冰层，并且由于冰层中含有一定量的液态水，高频振动会产生气泡并快速破裂发生空化现象，破坏冰层。超声波振子在列车运行过程中实时作业，使得除冰工作更为便捷、高效，无需长时间停车，提高了列车的运行效率。超声波除冰的能源消耗较小，大幅度降低了除冰的能耗和成本，节能减排，同时除冰效率也更高。本项目有实时除冰、节能高效、安全可靠等突出优势。