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试验硏究
铁道车辆第51卷第8期2013年8月
文章编号:10027602(2013)08000703
基于俄罗斯标准的漏斗车车体强度分析
王孝东
齐齐哈尔轨道交通装备有限责任公司大连研发中心,辽宁大连116052)
摘要:介绍了漏斗车的主要结构、技术参数,并基于俄罗斯标准《交通部1520mm轨距铁路(非自行)车辆计算和
设计规范》对车体强度进行了有限元分析。
关键词:俄罗斯标准;:漏斗车;强度;有限元分析
中图分类号:U272.6
文献标志码:B
随着国内铁路货车市场的飞速发展,越米越多的型,单元主要采用4节点四边形薄売( thin shell单元,
货车整车产品出口到独联体国家,这就迫切需要对俄整体单元长度为30mm。共划分节点330553个和单
罗斯铁路货牛设计标准进行深入研究。本文将介绍依元3412418个,有限元模型见图1
据俄罗斯标准进行的漏斗车有限元结构分析计算。
1结构简介
用于分析的漏斗车是齐齐哈尔轨道交通装各有限
责任公可为独联体国家新设计的粮食漏斗车。该车为
带有卸货底门的有盖漏斗车,主要出车体、制动装置、
车钩缓冲装置、转向架等组成。车体为全钢焊接整体
承载结构,主要山底架、侧墙、端墙、车顶、漏斗、装货口
盖、底门等组成。每个漏斗底部设有抽拉式底门装置。
图1车体结构有限元模型
本体主要型钢、板材采用Q450NQR1和09 CUPCINE-A2.1载荷工况
高强度耐候钢,屈服强度分別为150MPa和315MPa
根据俄罗斯标准《交通部1520mm轨距铁路(非
出口独联体因家粮食漏斗车主要技术参数见表1。
白行)车辆计算和设计规范》的要求,按最不利工况进
表1出口独联体国家粮食漏斗车主要技术参数
行合成,计算工况组合见表2。
亜/t
2.1.1车辆曲线横向力P
凵重
当纵向拉仲起作用时
轴重/t
容积/m32
PN=H=N
比/(m3?t
重系数
0.33
式中:N一一准静态力(根据组合工况「确定
最高运行速度/(km?h1)
H一作用于上心盘的水平横向力
底架长度(端梁)/mm
R一曲线半径,取值为250m
辆定/mm
12400
L。一车辆长度的一半
牛辆最人宽度/mm
当纵向压缩起作用时
午辆高度(至上侧梁上半面)/mm
P、=IX
ーハおメL
X(1+-)
2结构强度分析
aR?E
(2)
式中
车辆定距的一半
结构强度分析采用 IDEAS软件,因为俄罗斯标
L一后从板座间距离的一半;
准计算工况的不对称性,计算时采用整车结构建立模
a车钩钩体计算长度
6一车体枕梁截而侧向位移,货车计算时取值
收稿日坷:2013-02-16
mm
作者简介:土孝东(1984-)?男,工程师。
铁道车辆第51卷第8期2013年8月
表2计算工况组合表
.况
纵向力/kN垂向载荷/側向力口直附加出线横向散粒货物
力/kN侧压力kN动荷系数
许用应力
载荷/kN
況12000(拉伸)
66.88
12.94
按纽合况Ⅰ考核
工况22500(压缩)
2.94
按纠个工况⊥考核
工况
工況32500(拉仲)
12.94
屈服极限
.沈13000压缩)
179.1
12.94
用服极限
组合工沈51000(拉伸
90×7.5%
l2.94
0.394按组合工况Ⅲ考核
T.况Ⅲ
沈61000(卡缩
0.391按红合况Ⅲ考核
沈7
0.35倍的货物质量以3.5g加速度均匀作用在端增整个面积上
用服极限
工况8
50kN作用」底」中心250mmメ250mm的面积上.
按组合工况Ⅲ考核
注:垂向载荷为-体白重(151t,以均布方式作用在结构体内)十裁重(751)。
1.2垂直附加载荷P2
表3车体材质许用应力表
(3)
出服极限
许用应力/MIPa
材质
部件
MPa合工况⊥纠个工况
式中:N-车体总重的纵向惯性力;
车体重心至车钩中心线的距离
Q450NQR1
底架各部件及
450
端墙、恻墙
2.1.3散粒货物主动側压力P
DB级钢
前从板座、
作用于车体惴壁单位而积上的散粒货物主动侧压
冲山座
力P的计算公式为:
OGCUPCINI
315
P=(1+knm)×yXg.1メtg4
式中:kB-一垂直动荷系数(组合工况1时収0.1,
表4各工況载荷作用下最大应力汇总表
合工况Ⅲ时按动荷系数公式计算);
最人成力
MPA
发生位置
许用力/
Mpa
货物散堆密度,収值为0.704t/m2(粮
枕梁下盖板jド盖板
工況1288
交接部位
g--自由落体加速度;
yー-自货物表面至压力求算点的距离
红合工况2
322
斤从板座圆孤部位
g一货物的自然坡角,取值为38
忱梁下盖板与下侧梁
工況
交接处圆弧部位
2.1.4垂直动荷系数kng
工1
后从板座圆弧部位
P(k UB)
组合况5234
端漏斗板与下侧梁交
接部位
式中:kB一垂直动荷系数的平约概率值
工况Ⅲ
分布参数(重车为1.13,空车为1.5)
工况
216
漏斗板加强筋
Pー一计算置信概率,取值为0.97。
端墙汕
击T.况
沈7
117
端墙内部川强梁
2.2评定标准
该车各部件所有材质许用应力见表3
底门
工況819
底门加强梁
2.3分析结果
表4给出了上述工況载荷作用下最大应力数值和
计算结果表明,车体在各工况作用下各单元最大
发生位置
合成应力均小于材料的许用应力,静强度满足标准的
要求