9600kW六轴电力机车转向架构架的静强度分析

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1、第25卷增刊计算力学学报Vol.25,Sup.2008年12月ChineseJournalofComputationalMechanicsDecember2008文章编号：1007-4708(2008)Sup-0102-069600kW六轴电力机车转向架构架的静强度分析*1121王博，蔡园武，李传龙，吴昌华（1.大连理工大学工程力学系工业装备结构分析国家重点实验室，大连1160232.中国北车集团大连机车车辆有限公司）摘要：大功率交流传动9600kW六轴电力机车用于重载货运牵引，本文一方面参照相关规范和标准，另一方面针对特殊运营、安装等特殊载荷，数值模拟了共计四十种工况，对其

2、转向架构架的静强度进行了分析与讨论。研究所获得的数值结论具有重要的理论意义和工程应用价值，在为该型机车的投产以及相关的设计技术提供重要参考同时，也为大功率重载机车的构架计算的工况选取提供了很好的数值依据。关键词：机车转向架；构架；静强度；结构分析中图分类号：U211.4文献标识码：A同曲率半径的高速曲线牵引工况以及考虑轨道扭1引言[3][4][5]曲的各种运营工况等共计四十种工况。各种大功率交流传动9600kW六轴电力机车用于特殊运营工况的选定既是相关工程结构强度评估重载货运牵引，因此，其转向架设计在满足各项的难点也是本文研究的主要内容。基本性能要求前提下，着重考虑的是机车粘

3、着重2构架计算模型量利用率、构架和牵引装置的强度。构架是转向架的重要部件之一，是转向架众多部件联结的机构架采用高可靠性和轻量化结构，构架由体。构架也是承载和传力的基体，通过它与轴箱两个侧架、一个牵引梁、两个横梁和一个前端拉杆、一系悬挂和传动装置相连，传递车体的垂梁及各种附加支座组成，构架组焊后成框架式直载荷和承受轮对上传来的牵引力。机车以各种“目”字形结构，各梁结构内有大量的布置严谨的工况运行时，它承受来自车体及其上部设备重量肋板加强结构。构架的有限元模型采用的垂直载荷和由于机车振动引起的垂直附加动载HyperMesh8.0完成，强度计算采用ANSYS10.0荷；承受机车牵引

4、或制动时产生的牵引力或制动软件完成。根据构架结构的特点，对构架的计力；承受机车通过曲线时的水平横向力和离心力算模型的离散均采用平壳单元（Shell63），对等。因而它必须具有足够的强度和刚度。大功率于一系簧处的z方向约束采用弹簧单元进行模交流传动9600kW六轴电力机车转向架以某机车拟。构架有限元分析计算由度。计算模型的总转向架为原型，但与原型车有较大不同，将原型质量为5250kg。模型平均单元尺寸20mm，某车的基础制动由踏面制动改为轮盘制动，驱动装些部位做了局部网格加密，其模型的节点数为置也与原型车完全不同。因而，本研究在充分参0[2]考已有规范和相关标准的同时，注重结构

5、分析中对机车特殊运营载荷、安装等特殊载荷的模拟，其中包括机车正反起动工况、高速直线牵引工况、紧急制动工况、电机卸载工况、吊装工况、过不收稿日期：2008-08-08.基金项目：国家自然科学基金(10332010，10802016)；国家创新研究团队计划(10421202)；国家重点基础研究发展计图1转向架构架有限元模型（ISO图）划(“973”项目)(2006CB601205)资助项目*Fig.1FEMModelofbogieframe作者简介：王博（1978-），男，博士，讲师(E-mail：wangbo@dlut.edu.cn).增刊王博，等：9600kW六轴电力机车转向

6、架构架的静强度分析103102581个，单元总数为106404个，其中弹簧单元588个，共计612238个自中吊钩内缘5mm左右，牵引销下盖板8mm左右。图1给出了构架的整体有限元模型。下图分别给出了构架轴箱拉杆座、牵引电机吊座、牵引销座、横向止挡座、)转向架吊座以及制动单元等局部有限元模型。(e)(a)(f)图2局部有限元模型：(a)轴箱拉杆座、(b)牵引电机吊座、(c)牵引销座、(d)横向止挡座、(e)转向架吊座、(f)制动单元Fig.2localfiniteelementmesh:(a)axleboxseat,(b)motorhanger,(c)tractiverods

7、eat,(d)sidestoppiece,(e)framehangerseat,(f)unitbrake(b)3计算工况与作用载荷转向架构架的强度计算的难点就在于工况作用载荷的选取以及数值模型边界条件的定义。尤其针对新型车的构架，合理、细致的载荷定义是获取准确合理的计算结果，进而对构架强度进行充分评定的基本提前。本文9600kW六轴电力机车转向架构架的强度计算工况分两个部分，共有下列40种：第一部分是依据铁道部《动力转向架构架强度试验方法》(c)（TB/T2368-2005）并参照UIC615-4标准，