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1、第30卷第3期铁道机车车辆Vol.30No.32010年6月RAILWAYLOCOMOTIVE&CARJun.2010文章编号:1008-7842(2010)03-0042-03HXD2B机车转向架构架有限元分析1,221彭永明,封全保,李强(1北京交通大学机械电子学院,北京100044;2大同电力机车有限责任公司技术中心,山西大同037038)摘要阐述了HXD2B机车转向架构架的结构及其受力,运用ANSYS有限元软件建立了构架的有限元模型,并完成了强度计算和模态
2、分析,确认其设计满足设计要求。关键词HXD2B机车;构架;有限元计算;强度;分析中图分类号:U260.331文献标志码:AHXD2B机车是针对中国铁路研发的整车功率为结构,含有弹簧座、拉杆座、制动座以及撒沙管安装座9600kW的交流传动机车,其轴式为2C0转向架,主要等,该轴箱拉杆座直接与侧梁立板焊接,再与拆分的下结构为构架采用目字形钢板焊接结构,牵引电机采用盖板拼接。抱轴式悬挂方式,一系悬挂采用双拉杆定位和螺旋钢弹牵引端梁、中间横梁、后端梁结构均为箱型梁结构,簧定位,二系悬挂采用橡胶堆4点布置,其中2点为双牵引端梁上装有
3、电机悬挂座和牵引座等结构,梁中部向橡胶堆,牵引装置采用低位中间推挽式牵引方式,基础下突出,增大了牵引座的承载能力,中间横梁和后端梁制动采用踏面制动。为了保证构架的设计安全可靠,对上焊有电机悬挂座,前端梁结构比较简单,主体为一根其进行了有限元强度计算。直径168mm的圆管,各梁体均与两侧梁连接,形成整1构架结构简介体构架。HXD2B机车转向架构架设计采用有横梁的目字2构架材料性能与受力分析形结构,由两根左右对称的侧梁、一根前端梁、一根牵引2.1构架材料性能端梁、一根中间横梁和一根后端梁组成,考虑构架的变构架材料采用了高强度钢板
4、(S500MC)和铸钢件形和工艺,采用了梁体的整体对接,在各梁体上还焊有(E300520MS),满足最佳的焊接质量和低温各种功能的安装座,构架总重约4t,构架三维结构如图(-40!)使用要求。参照标准EN10149,该材料的机1所示。械性能见表1。表1S500MC材料机械性能板厚/mms/MPab/MPa(816]∀500560~670[1625)∀480560~6702.2受力分析构架承受车体通过二系橡胶堆传递的垂向载荷,载图1构架三维结构荷的计算公式参见UIC6154标准,方向向下,构架的垂向约束位于侧梁下的12个一
5、系弹簧座处,计算时用刚构架各梁体内部合理布置一定数量筋板,使构架具度表示。有一定的扭转刚度,增大截面的惯性矩,降低结构应力,由于机车的蛇行运动及曲线通过,构架承受横向载同时又具有一定的柔性,以适应线路不平顺要求,改善荷,主要作用于构架二系橡胶堆处、横向止挡等部位,载构架受力状态,提高疲劳强度。荷的计算公式参见UIC6154标准,横向约束施加在构构架侧梁为直梁箱形结构,盖板与立板连接为角焊架的一系弹簧座和轴箱拉杆位置处,计算时用刚度表缝,侧梁装有多种安装座,其中轴箱拉杆座为铸造复杂示。彭永明(1972#)男,山西广灵人,高
6、级工程师,硕士生(收稿日期:2010-02-21)第3期HXD2B机车转向架构架有限元分析43机车的纵向牵引力是通过牵引装置和轴箱拉杆作的另一相反方向上施加相同值的纵向载荷。用在构架上,构架的受力和约束就施加在上述位置,约通过主要载荷的有轨道扭曲和无轨道扭曲,以及牵束用刚度表示。引、制动、减振器、菱形扭动、惯性等载荷相互组合,在该此外,构架的受力还包括轨道扭曲、菱形扭动、制构架的强度计算中,模拟运营载荷工况共组合出31种动、减振器、电机负载、惯性力等多种力的
7、影响。工况,以便更好的模拟出构架的真实受力情况。3构架强度的有限元计算3.4计算结果3.1评估方法(1)超常载荷条件下计算结果参照UIC6154标准的规定,构架强度的评估方法超常载荷条件下计算的各工况最大应力结果见表按静强度和动强度分别进行评估。3。静强度评估方法是在超常载荷作用下,结构上各点表3超常载荷条件下计算结果应力均不得大于材料的屈服极限和接头的许用应力。工况最大应力值/MPa位置动强度评估方法是在模拟运营载荷作用下,构架结1123.8一系弹簧座外立板构上任意两种载荷工况所产生的应力差及平均应力应2113.7上拉杆座
8、处在相应材料或接头的Goodman(Haigh曲线)极限线图3122.9上拉杆座处4137.6上拉杆座处的界限之内。5271.2牵引座与防落座连接处3.2结构离散模型在构架有限元模型中,板壳单元使用SHELL63、
