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大功率电力机车车体的强度分析

发布于:2016-07-28 19:39
强度分析

      某型大功率交流传动电力机车是大同电力机车有限企业与阿尔斯通企业联合研发的双节重联轴大功率交流传动重载货运电力机车,机车设计以阿尔斯通企业的PRIMA系列机车为原型,适应大秦线2万t重载货运牵引。车体作为机车的主要承载部件,在机车运行中,承受着垂直载荷、水平冲击载荷和侧向力的作用,并向车钩传递牵引力和制动力,所以车体结构必须经过强度分析和刚度分析。
      1车体结构特点
      某型电力机车车体是框架式整体承载全钢箱形壳体焊接结构,采用模块化设计,由底架、司机室、侧墙、后端墙、顶盖等构成一个大而复杂的箱形结构。主要结构特点:单端司机室、具有部分中梁式底架、波纹板侧墙、可拆卸大顶盖、中间走廊、中间低位牵引拉杆传递牵引力方式等。图为车体实体模型。
      整个车体的压缩/牵引机械阻力符合AAR标准,车体两端承受3600 kN的静压力和2500kN的静拉力而不会产生永久性变形,其他静强度要求符合UIC566标准。缓冲器和车体具有超载承受能力。
      单节车体主要结构参数如下:
      底架长度17723 mm;
      底架宽度2850 mm;
      底架上平面距轨面高度1630 mm;
      车体宽度2856 mm;
      车钩中心线距轨面高度880±10 mm;
      车顶距轨面高度3642 mm;
      车钩纵向中心线距离18975 mm;
      机车排障器距轨面高度110±10 mm;
      2车体静强度和疲劳强度计算分析
      2.1车体力学模型
      车体结构在横向和纵向不完全对称,为使车体计算模型与实际应用车体结构保持一致。保证计算结果的准确性,本次汁算采用整车模型,最大限度地模拟实际车体结构及其受力特点,并减少因模型简化而引起的计算误差整车模型。节点数238000个,单元数236000个。
      2.2车体材料参数及计算验收标准
      侧墙蒙皮材料采用S275J2G4,屈服极限σe= 275 MPa,车体其他承载结构材料采用S355J2G4,屈服极限σe= 355 MPa。对于所有钢材型号,E =杨氏模量=210 000M Pa,ν=泊松比=0.3。对于垂向载荷工况和牵引工况,在焊缝区和有切口效应的截面变化区,取安全系数为1.65;在无切口效应的非焊缝区,取安全系数为1.5。对于压缩工况、拉伸工况、抬车工况和司机室保护工况,在焊缝区和有切口效应的截面变化区,取安全系数为1.1;在无切口效应的非焊缝区,取安全系数为1。整备状态下车体弯曲自振频率与转向架的点头和沉浮振动频率的比值应大于等于1.4。一般情况下机车转向架的点头和沉浮振动频率为5~7 Hz,整备状态车体垂向一阶弯曲振动频率应大于等于10 Hz。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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