缅甸米轨机车车体设计

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1、缅甸米轨机车车体设计　　摘要：主要阐述缅甸米轨机车车体的结构特点和各主要部件的结构设计，并对车体的静强度进行了分析计算、试验，验证了设计车体钢结构的强度水平。　　关键词：米轨机车；车体；结构；强度；有限元；试验　　DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.216　　1引言　　缅甸机车是适用于米轨的机车车辆，可用于客、货干线运输，最高运用速度100km/h，线路状态较差且运行环境湿热。综合考虑以上条件，通过合理选用材料，分析车辆载荷，规划整体结构，设计满足客户使用要求的车体钢结构。　　2车体钢结构简介　　2.1车体钢结构特

2、点　　车体为底架中梁承载，内走廊式钢结构；车体上部各室钢结构与底架钢结构通过螺栓进行连接。车体设计寿命为30年；底架前端板与后端板处设有紧急救援座，两端端部设砂箱。采用符合美国“AAR”标准的H型车钩缓冲装置（10A轮廓），并单独提供过渡车钩，可以实现与MCA-PH车钩连挂，进行救援或调车。　　2.2主要技术参数　　车体主要技术参数见表1。　　2.3材料选用　　厚度≤6mm的钢板、压型梁柱采用符合GB/T4171-2008的Q355GNH高强度耐候钢；厚度>6mm的板材、型钢使用低合金高强度结构钢（Q345）符合GB/T1591-2008；所采用不锈钢材

3、料牌号为06Cr19Ni10，符合GB/T3280-2007。　　3车体结构设计　　3.1总体　　缅甸机车车体为底架中梁承载、内走廊式结构。其结构见图1。　　车体主要由底架钢结构和上体钢结构组成。上体钢结构依次为Ⅰ端司机室钢结构、电气室钢结构、动力室钢结构、辅助室钢结构、Ⅱ端司机室钢结构，各室均为活动式独立模块，便于检修维护。　　底架每侧设两组架抬车位，成对称分布，便于车体抬升；底架两端端部各设置两个吊车座；底架两侧，在边梁对称设计四个吊车孔，具备整体起吊功能。车体两端设排障器，排障器采用钢板拼焊，与前后端板使用螺栓连接。　　3.2底架钢结构　　底架采用

4、中梁承载结构，是车体主要承载部分。主要由中梁组成、前后端部、边梁组成、横梁、旁承梁、铁地板及吊座组成。中梁组成是车体的承载部位，采用钢板拼焊成箱型结构，两中梁之间使用钢板连接，提高强度和刚度。如图2所示。前后端部采用钢板拼焊，并设计由车钩箱，以安装车钩；车钩箱区域设计双层腹板，在车钩箱向枕梁过渡区，采用大圆弧的“刀把型”结构，以改善集中受力部位的应力特性。边梁采用通长槽钢，在受力较大部位增焊立板，形成闭合回行梁，提高强度。底架组成后，边梁预制上挠值在10-12mm范围内。　　旁承梁采用变截面口型梁结构，位于中梁两侧，连接中梁与边梁，并未提供安装接口，便于

5、转向架与车体结构装配。适当设计补强板，使结构能满足各种载荷要求。　　3.3上体钢结构　　上体各室钢结构均由蒙皮和骨架组焊形成，与底架使用螺栓连接。　　电气室、动力室、辅助室钢结构顶部设置活盖，便于车内设备的吊装。活盖与车顶使用螺栓连接，并采取必要的防水、密封措施。　　3.4车钩缓冲装置　　采用AARH型车钩，车钩缓冲装置主要由以下部分组成：AARH型车钩、车钩托板、缓冲器组成、前从板座、后从板座等。　　主要技术参数　　车钩的静拉破坏强度2660kN　　行程55mm　　缓冲装置阻抗力1200kN　　连挂间隙2.8±1mm　　车钩水平转角20?　　车钩垂向转

6、角6?　　4车体强度计算　　缅甸机车车体钢结构采用底架承载，上体之间、上体与底架之间采用螺栓连接。　　4.1有限元模型　　采用Catia软件建立车体3D模型，并采用大型通用分析及处理软件Hypermesh及Ansys进行有限元分析。车体有限元模型主要采用4节点SHELL?さピ?，附加结构的质量及分布位置采用质量单元MASS单元等效，并通过RBE3单元或RIGID单元及其相邻的有限元结构连接。在底架等处较厚的结构也相应的采用六面实体单元模拟。该结构的有限元模型单元总数为370260，节点总数为348710。车体有限元模型见图3。　　4.2强度评价标准　　所

7、有计算工况中，车体最大VonMises应力均不得大于车体部件所用材料的屈服强度。　　4.3计算工况　　根据车辆运行要求，计算工况供6个：垂向载荷工况，纵向压缩工况，纵向拉伸工况，整体起吊工况，救援工况，双机牵引工况。　　通过计算，得出各工况应力云图。其中，最大应力值为297.5MPa，发生于纵向压缩载荷工况下中心销座筋板处，该工况应力云图见图4。　　垂直载荷工况下底架边梁垂向位移为9.41mm。　　计算结果表明，车体最大应力均不超过对应材料的屈服强度，底架边梁垂向位移小于边梁预制挠度，满足静强度及刚度要求。　　5车体静强度试验　　为进一步验证车体强度，对

8、首辆车体钢结构进行静强度试验。　　（1）测点布置。检测点布置依据为静强度计算结果