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提速型转向架侧架的强度万博max官网手机版_NO.1

发布于:2021-04-26 19:17
万博max官网手机版_NO.1

       随着我国铁路第六次大提速,客运速度在部分主干线上已经达到了200 km/h。研究表明,当客运速度达到160 km/h时,则货运速度要相应提高到120 km/h,才能使客、货运相互匹配而不影响铁路运能。目前我国铁路线路上在用的货车中,除装配有设计时速为120 km/h的转K2型等转向架的货车车辆外,还有6万余辆装有设计时速为100 km/h的转8AG型和转8G型转向架的车辆在使用。因此,转8AG型和转8G型转向架的提速已经纳入主管部门的议事日程。转8AG型转向架是为了适应提速要求在原转8A型转向架的基础上,在侧架之间加装了弹性下交叉支撑装置改造而成。转8G型转向架在转8AG型转向架基础上采用了新设计的增加了壁厚的新结构侧架,其余零部件与转8AG型转向架相同。侧架是转向架的主要承载部件,其强度性能直接关系到车辆的行车安全。为了进一步考证转8AG型和转8G型两种侧架的强度性能,本文运用万博max官网手机版_NO.1软件ANSYS对其进行了静万博max官网手机版,并对计算结果进行了比较研究。
       ANSYS是美国ANSYS公司开发的功能强大的有限元通用软件,具有强大的前处理、求解和后处理功能,目前在铁路车辆部门已经得到了广泛的应用,本文对转8AG型与转8G型侧架的强度性能采用ANSYS版本进行计算分析。
       利用计算机辅助设计软件Solidworks,根据设计图纸可以建立转8AG型和转8G型侧架的三维实体模型。将侧架的三维实体模型通过Parasolids接口从Solidworks引入到ANSYS中,对其进行模型离散。为了尽量减少有限元模型的单元数量,将三维实体模型中对分析结果影响较小的部位进行了适当简化。利用侧架几何结构和载荷的对称性,可取其一半进行分析,在模型离散的基础上对几个重点部位进一步细化来提高计算精度。转8AG型侧架采用10节点四面体单元进行有限元离散,半个侧架共离散单元48150个,产生节点85745个,其有限元模型见图。转8G型侧架同样采用10节点四面体单元进行有限元离散,半个侧架共离散单元41782个,产生节点74547个,其有限元模型见图。
      依据TB/T 1335-1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》(以下简称《规范》)确定计算载荷。在侧架弹簧承台面上施加垂向载荷1.5C,在侧架两立柱上施加垂直于侧架平面的横向载荷0.4C。C为轮对两轴颈的垂向静载重,其值等于轴重减去轮对自重,转8AG型和转8G型转向架采用D轴,其轴重为205。8 kN,轮对自重为10.64 kN,则C=205.8-10.64=95.16 kN,1.5C=292.74 kN,0.4C=78.06 kN。施加载荷时,垂向载荷平均作用在7处弹簧支承面上,每处载荷292.74/7=41.82kN,因取半个侧架为模型对象,所以中间弹簧支承面上的载荷为41.82/2=20.91 kN,其余3个弹簧支承面上的载荷为41.82 Kn;横向载荷平均作用在侧架两立柱的楔块磨耗板座处,半个侧架的横向载荷为78.06/2=39.03 kN,力的方向由内侧即制动滑槽的一侧指向外侧。垂向载荷单独作用时,在模型的对称截面上施加对称约束,并约束轴箱垂向支承处单元的垂向线位移自由度;垂向载荷和横向载荷联合作用时,在模型的对称截面上施加对称约束,并约束轴箱垂向支承处单元的垂向线位移自由度和外侧轴箱面的横向线位移自由度。
       按单独施加垂向载荷和垂向、横向载荷联合作用两种工况进行计算。转8AG型侧架在两种工况下的载荷及约束分别见图。转8G型侧架的载荷及约束同转8AG型侧架。
       在上述有限元模型、边界条件和载荷作用下,用ANSYS对转8AG型侧架进行计算。两种工况下重点部位的应力计算结果见表,在联合工况下的应力分布见图。
       从转8AG型侧架应力分布图可以看出,应力最大部位分别发生在承台下部拐角处(C部位)、轴箱拐角处(A部位)、三角透视孔下边缘(B部位),应力值分别为172.20 MPa(滑槽侧)、147.11 MPa(无滑槽侧)、146.14 MPa、125.02 MPa。从转8G型侧架应力分布图可以看出,应力最大部位同样发生在承台下部拐角处(C部位)、轴箱拐角处(A部位)、三角透视孔下边缘(B部位),应力值分别为167.69 MPa(滑槽侧)、134.12 MPa(无滑槽侧)、104.81 MPa、106.81 MPa。《规范》规定B级钢的许用应力为150 MPa。可以看出,转8AG型和转8G型侧架除承台滑槽侧拐角的应力超出了材料的许用应力外,其余部位均满足强度要求。分析认为,由于承台拐角处的结构比较复杂和计算条件的有限限制了模型的规模,计算时,承台拐角处倒角边线的单元易发生单元歧义,导致该处有较大的应力集中因子,使得其计算应力值偏高于实际应力值。


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