基于ANSYS的机车救援车车架梁结构分析.pdf

制 业信 行 中对 车轮的挤压损 伤。走行车轮采用 磨耗型踏 面形式 并调整走行轮与钢轨 的游动 间隙以保证 机车通过不同路况 时的车轮踏面安全搭 接量。同时，与机 车车轮相 比，走行 轮轮径小、转速高。因此，选用 高品质 的 S K F轴承及滚动 轴承 I V型润滑油脂，保证 救援车在 高速重载 工作情况下 安全运转。r-f h；一 臣 一。E 一 一 J l 4 4 0 况。考虑到机车救援 台车设计 的通用性要求，设计中涉及 的运行 状况 主要包括 四种：直线行驶、曲线通过、起动制 动 和爬 坡 从设计功能上看，工作时，故障轮对解除连接后升起 来后落在救援 台车上随机车运行。因此，在对车架的承载 进行分析时，可借鉴转向架的载荷分析，然后进行重新分 图 3 机车救援车结构图 车架梁作为关键的结构件，要求能承载运行 中各种工 况载荷，并有一定 的刚度以满足机车的限界要求。其载荷 形式 主要是轮对的垂 向载荷及过 弯时产生 的横 向载荷。因 此，设计时在满足强度要求 的前提下选用异 型截 面梁以提 高其刚度。另一方 面，出于 台车 的易 于携带、便 于组装设 计要求，而车架 的质量在台车整体重量 中占有相 当大 的比 例，达 3 5 以上，因此，车架 的轻量化成为结构设计 的重 点。在这里，车架 截面选用 L型截 面 其 结构形式如 图 4 所示 图 4 车架梁 3机车救援车载荷分析 3 1 运行 工况分 析 机车在实际的运行过程 中，除了直线行 驶外，还会有 曲线行驶、起 动制 动、爬坡 和路 面不平 顺等 各种 不利路 配，计算施加在承载故 障轮对 的救援 台车上的载荷。从设计结构 上看 采 用 便于拆装的车架与车轴之 间连 接结 构形式，使 得工作过程 中允许车架 与 车轴 间的纵 向与横 向微小位移 因而 简化 了台车车架的载荷形式。按 照 U I C 5 1 5 4 1 9 9 3 规 程 的 规定，转 向架在强度试验 过程中载荷 形 式为 多载荷组 合形式，主要包 括：垂直载荷、横 向载荷、斜对称 载 荷、扭转 载荷、纵向载荷、制动载荷 等，此外还存在运行 过程 中产生 的动 载荷。而结合机车救援 台车的具体功 能与结构分析，其载荷 主要是垂直载 荷、横向载荷。3 2载荷 分析(1)垂向载荷。主要包括机 车 自重、载 重、设备 重 量等。在分析 这些载荷时，可 区别 与转 向架 的载荷计算，根据故 障轮对轴重来作等效计算(计算轴重取 2 1 t)然后 取各工况 中的最大载荷 进行核算。其 最大载荷 出 现在机车通过 曲线弯道时，作用 在弯道内侧车架梁上。其 中 与 有如式(1)的关系式。=(1+0 l+B)F z (1)式(1)中：d 车辆 运行在 曲线上时横 向力 引起 的 垂直增减载系数，选取 a=O 1：p 浮沉点头振动的垂直动力系数，选取 B=0 2；(2)横向载荷。主要是机车通过曲线弯道时产生的 离心惯性力及风力；对于机车救援台车的垂直载荷，是 由 机车 的横 向载荷通过故 障轮对转 向架传递 到 台车上来 的。转向架横 向载荷有计算公式(2)。F y =0 5(，+0 5 m+g)(2)式 中：一转 向架单边侧架承受的垂 向静载荷：m L_-转 向架质量，取 4 5 t。转 向架横 向载荷再均分 成两部分施 加在两组 轮对上 则救援 车横向载荷为转 向架横 向架载荷 的一半，即如式：(3)：1 =1 (3)4车架梁有限元分析 车架梁是机车救援车的关键结构件，也是设计中的轻 量化重 点。其强度及 刚度 等性 能直接决定 了设计。的成败 制造 业信 图 9 合位移图 量 为 0 4 3 9 mm。其 跨 距 与 变 形 量 的 比值 为 l=0 0 0 0 3 6。另外，机车轮对落在救援台车上距轨 面的最小距 离为 4 5 m m而设计要求 1 5 mm以上。因此，在 强度满足 的基础上 其变形量不影响到功能要求。考虑到救援台车 使用频率不高，并结合行业 内的一般经验，刚度可认为在 安全范围以内。5结 论 本文结合铁路行业 的相关标准规范，详细介绍 了某新 型机 车救援 车的功能 设计 与结构 设计。针对 其关键 零部 件一 车架梁 在详细分析 了运行 过程中的各种 载荷的前提 下，确定 了最 大危险工况，以此 为基础，采 用有限元 法，对车架梁进行 了结构分析，得到 了车架梁 的应力分布状况 和变形情 况。分析结果表明，符合设计要求。同时，本文 的研究 为车架梁 的轻 量化优 化设计 提供 了一定 的理论 依 据。参考 文献：1 陈瑞球，孙钦友内燃机车走行部 常见故障救援 方法 J 内燃机车，2 0 o 2(2)：2 3 2 5 f 2 U I C 5 1 5 4 1 9 9 3 客 运车辆后转向架一 走行 部构架结构强度试 验 s 3 彭德其，许 平1 2 0 k m h整体 焊接 转 向架构 架的疲 劳 分析 J 铁道机 车车辆，1 9 9 9(1)：2 8-2 9 4 商跃进有限元原理与 A N S Y S应用指 南 M北 京：清华 大学出版社2 0 0 5 5 T B T1 3 3 5 1 9 9 6 铁道车辆强度设计及试验鉴定规 范 S 第一作者简介：周志术，男，1 9 8 2年生，湖北孝感人，硕士研究 生。研究领域：机械设计及有限元分析等。(编辑：向 飞)(上接第 l 7页)fi r e n c e o n P h o t o v o h alc E n e r g y C o n v e mi o n O s a k a C，J a p m Ma y 1 1-1 8 2 0 03 【2 2 周9-雄，方玲c u I n S 2薄膜 太阳能电池太阳能热 电池及其 应用专题 J 2 0 0 7，3 6(1 1)：8 4 8-8 5 2 2 3 S MP a wa r，A V Mo h o l k a r，K Y R a j p u T i g a t i o n s o n E l e c t r o c h e mi c a l l y De p o s i t e d Cd S e a n d IC e-d o p e d Cd S e T h i n F i l ms J S o l a r E n e r g y Ma t e r i a l s S o l ar C e l l s 9 2(2 0 0 8)4 5 4 9 2 4 S h i g e y u k i N a k a mu r a A n n e a l i n g E f f e c t s o f C u l n S e T h i n F i l m So l ar Ce l l s P r e p a r e d f r o m On e-s t e p El e c t r o de p o s i t e d C u-I n S p r e c u r s o r s A 3 r d Wo r l d C o n f e r e n c e O n P h o t o v o l r a i c E n e r a C o n v e r s i o n CMay l 1 一 l 8，2 0 0 3 2 5 王广春快速成型技术及其应 用【M北京：机械 工业 出 版社 2 o 0 8 2 6 龙飞，李建军，邹正光柔性基底上电沉积法制备 铜铟硒 太 阳电池 薄膜 J 桂林 工学院 学报，2 0 0 7，2 7(3)：3 7 0 3 7 3 2 7 周学东，赵修 建，夏冬林，等电沉积制备 C u l n S e 2薄膜及 性能研 究 J 武汉理工大学学报，2 0 0 5，2 7(7)：4 6 2 8 邓 崇海，胡寒梅微 波法合成氧 化锌纳 米棒 J 合成化 学，2 0 0 8，1 6(3)：2 9 2 2 9 4 2 9 R K d n e n k a m p，RWo r d，MDo s ma i l o v S i n g l e-c r y s t al 4 i n e Z n O N a n o w i r e s G r o w n o n S i l i c o n Wa f e rs ZP h y s i c s D e p a r t me n t Po r t l a n dS t a t e Un i v e rsi t y US A 2 0 0 6 3 0 R Kd n e n k a mp，R wo r d，M G o d i n e z，e t a 1 E l e e t r o l u mi n e s c e n c e f r o m A n n e a l e d Z n O N a n o w i r e s Z P h y s i c s D e p a r t me n t Po r t l a n dS t a t e Un i v e rsi t y，US A，2 0 0 6 3 1】李宏 彦，杨 久霞，吕艳英，等 T F r L C D用彩 色滤 光 片 J 现代显示，2 0 0 5(6)：4 1 4 4 3 2 高鸿锦L C D相关原材料产业发展态势(上)、(下)J 现 代 显 示，2 0 0 7(3)：2 6 3 2 3 3 朱获，张文峰，雷卫宁基于电沉积技 术的纳米 晶材料 晶粒 细化 工艺研 究 J 人工 晶体 学报，2 0 0 4，3 3(5)：7 6 5 7 6 8 3 4 杨建明，朱获，曲宁松，等镍锰合金 的纳米晶 电铸 J 机械科学与技 术，2 0 0 6，2 3(1)：1 5 3 5 F H u，K C C h a n E n h a n c e me n t o f C o r r o s i o n R e s i s t anc e o f El e c t r o c o d e p o s i t e d Ni S i C Co mp o s i t e s b y Ma g n e t i c fie l d J J S o l i d S t a t e E l e c t r o c h e m，2 o o 7(1 1)：7 4 5 7 5 0 第一作者简介：贺捷 山，男，1 9 8 3年生，广东河源人，硕士研究 生。研究领域：电铸微成型工艺。(编辑：吴智恒)