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铁矿石漏斗车车体的静强度分析

发布于:2016-08-01 22:24
强度分析

      根据铁路货车提速重载技术政策和铁路新产品开发工作计划,实现我国铁路货从60吨级向70吨级的升级换代,可以用来提高铁路运输能力,太原轨道交通装备有限企业完成了70吨级铁矿石漏斗车的技术设计,并于2007年4月通过了铁道部运输局在北京组织相关专家进行的技术方案审查。依据TB/T1335-1996铁道车辆强度设计及试验鉴定规范纵向力载荷取值为:第一工况拉伸载荷取值为1780 kN、第一工况压缩载荷取值为1920 kN,第二工况压缩载荷取值为2500 kN>的有关要求确定70吨级铁矿石漏斗车车体结构静强度分析、刚度分析的载荷条件和评价标准,采用美国ANSYS有限元App对该车车体的静强度、刚度进行分析和评价。
      1.车体结构先容
      70吨级铁矿石漏斗车车体钢结构为无中梁结构,由底架、侧墙、端墙、漏斗等主要部件焊接而成。车体主要型钢和板材均采用Q450NQR1高强度耐候钢。
      该车底架由牵引梁、下侧梁、枕梁、端梁、横梁及地板等焊接而成。牵引梁采用屈服强度为450MPa的热轧310乙字型钢;枕梁为上盖板、下盖板和双腹板焊接而成;下侧梁为高度为180 mm的冷弯矩型钢;上心盘采用半径179 mm的锻造上心盘,前从板座和后从板座材质采用C级铸钢,车体结构先容70吨级铁矿石漏斗车车体钢结构为无中梁结构,由底架、侧墙、端墙、漏斗等主要部件焊接而成。车体主要型钢和板材均采用Q450NQR1高强度钢。
      该车底架由牵引梁、下侧梁、枕梁、端梁、横梁及地板等焊接而成。牵引梁采用屈服强度为450MPa的热轧310乙字型钢;枕梁为上盖板、下盖板和双腹板焊接而成;下侧梁为高度为180 mm的冷弯矩型钢;上心盘采用半径179 mm的锻造上心盘,前从板座和后从板座材质采用C级铸钢。侧墙为直立板柱式结构,由上侧梁、侧板和侧立柱等焊接而成。侧立柱采用双曲面型钢;上侧梁使用异形钢管。端墙为上端梁、上端板、下端板、端墙腰带、端墙端柱、端墙斜撑等焊接而成。漏斗为焊接结构,由中漏斗板、侧漏斗板、中隔板、端隔板、分柞梁、导流板等焊接而成。
      2.载荷施加及结果评定的依据
      按照铁路货车增加载重技术讨论会提出的要求,将TB/T 1335-1996铁道车辆强度设计及试验鉴定规范的第一工况纵向拉伸力从1125 kN提高到1780 kN;第一工况纵向压缩力从1400 kN提高到1920 kN,第二工况纵向压缩力从2250 kN提高到2500 kN。其余载荷按照规范进行施加。
      车体垂向弯曲刚度考核按规范第8.3.3条进行,在分析车体钢结构垂向弯曲刚度的时候,把该车的承载方式看作底架和侧墙共同承载。
      3.分析模型
      70吨级铁矿石漏斗车车体钢结构是横向对称的,取一半车体进行分析,采用四节点二次板壳单元进行shell63离散,共划分了71664个节点,73971个单元。
      4.分析结果
      4.1.刚度分析
      车体在垂向静载荷作用下,侧梁中部最大垂向位移为3.275 mm,按照规范规定,侧梁的许用挠度值为4.35 mm,满足规范要求。垂直静工况下的位移云图,见图。
      4.2.强度分析
      在第一工况拉伸,最大应力值为234.7 MPa发生在靠近前从板座处的牵引梁上。枕梁处的最大应力值为219 MPa,发生在外侧枕梁腹板靠近侧梁处;端墙的最大应力值为132 MPa,发生在端板与端柱连接下部;以上各值均小于相应的许用应力值。模型的应力云图,见图。


                                                                                  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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