基于Ansys軟件的HXD1D型電力機(jī)車(chē)轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的檢修關(guān)鍵點(diǎn)分析

李云召 李歐陽(yáng)

【摘 要】本文首先分析了HXD1D型機(jī)車(chē)轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的承載性能，然后采用Ansys軟件對(duì)構(gòu)架進(jìn)行了強(qiáng)度分析，依據(jù)強(qiáng)度分析結(jié)果并結(jié)合機(jī)車(chē)的實(shí)際運(yùn)行情況梳理出了構(gòu)架的檢修關(guān)鍵項(xiàng)點(diǎn)，最后對(duì)構(gòu)架關(guān)鍵項(xiàng)點(diǎn)的檢修提出了合理化的建議。

【關(guān)鍵詞】HXD1D；轉(zhuǎn)向架構(gòu)架；檢修

中圖分類(lèi)號(hào)： U260.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）28-0230-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.28.107

轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架是HXD1D型機(jī)車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置、制動(dòng)系統(tǒng)、輪對(duì)組裝等部件的安裝基礎(chǔ)，運(yùn)行過(guò)程中直接承載和傳遞安裝部件和軌道傳遞的垂向、縱向和橫向交變載荷，構(gòu)架的正確維護(hù)保養(yǎng)是保障機(jī)車(chē)安全可靠運(yùn)行的重要保證。因此，開(kāi)展對(duì)轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架的檢修關(guān)鍵項(xiàng)點(diǎn)進(jìn)行分析具有重要意義[1]。

1 轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的承載性能

HXD1D型電力機(jī)車(chē)是6軸式最高運(yùn)行速度為160km/h、7200kW交流傳動(dòng)準(zhǔn)高速客運(yùn)電力機(jī)車(chē)，HXD1D電力機(jī)車(chē)中的轉(zhuǎn)向架主要組成包括牽引裝置、構(gòu)架、驅(qū)動(dòng)裝置、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置、一系懸掛、二系懸掛、電機(jī)懸掛裝置以及一些附屬裝置等組成。

機(jī)車(chē)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中轉(zhuǎn)向架受到來(lái)自車(chē)體和軌道的各種載荷，載荷傳遞如下：

垂向力：車(chē)體總重量經(jīng)二系懸掛裝置傳遞到構(gòu)架上，然后由一系懸掛裝置傳遞到輪對(duì)上，最后由輪對(duì)傳遞到鋼軌上完成垂向力的傳遞。

橫向力：力先由鋼軌傳遞到輪對(duì)上，再通過(guò)一系懸掛裝置再傳遞到構(gòu)架上，最后由二系圓簧座將力傳遞至二系懸掛裝置后將橫向力傳遞至車(chē)體。

縱向力：首先由鋼軌傳遞到輪對(duì)上之后傳遞到一系懸掛裝置，進(jìn)而傳遞到構(gòu)架上，再經(jīng)過(guò)二系懸掛裝置傳遞到車(chē)體上，最后由車(chē)端連接裝置實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)間縱向力的傳遞。

2 轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的強(qiáng)度分析

基于ANSYS有限元分析軟件，建立了構(gòu)架有限元計(jì)算模型。

構(gòu)架離散成離散構(gòu)架模型時(shí)采用帶中間節(jié)點(diǎn)的四面體單元SOLID92；一系簧座支撐及拉桿座處采用縱向、橫向及垂向彈簧單元COMBIN14模擬實(shí)際支撐情況；電機(jī)、齒輪箱等驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用Mass21單元進(jìn)行模擬。計(jì)算模型節(jié)點(diǎn)總數(shù)為272217個(gè)，單元總數(shù)為896209個(gè)，其中彈簧單元1768個(gè)、Mass21單元4個(gè)，構(gòu)架有限元計(jì)算模型見(jiàn)圖2。

實(shí)際運(yùn)營(yíng)中載荷工況參照T/B 2368《動(dòng)力轉(zhuǎn)向架構(gòu)架強(qiáng)度試驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)，組合16種工況[2]。

對(duì)于工況1-13，構(gòu)架各點(diǎn)VonMises應(yīng)力均小于材料屈服極限345MPa，工況14-16，構(gòu)架各點(diǎn)VonMises應(yīng)力均小于材料抗拉極限530MPa，應(yīng)力云圖見(jiàn)圖3。

3 轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的檢修關(guān)鍵點(diǎn)分析

3.1 轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的檢修關(guān)鍵點(diǎn)

車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中轉(zhuǎn)向架構(gòu)架承受的載荷比較復(fù)雜，既要承擔(dān)軌道傳遞慣性沖擊載荷，又要承擔(dān)車(chē)體傳遞的各種載荷。牽引座主要承受車(chē)體傳遞的縱向力，制動(dòng)器吊座主要承受制動(dòng)過(guò)程中的垂向載荷，電機(jī)座受力較復(fù)雜，包括電機(jī)傳遞的垂向、橫向、縱向載荷以及運(yùn)行中的慣性沖擊載荷，一系垂向安裝座主要承受減振器傳遞的垂向載荷[3]。

通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架進(jìn)行強(qiáng)度分析，在各工況的構(gòu)架應(yīng)力云圖中可以發(fā)現(xiàn)各工況中構(gòu)架的關(guān)鍵受力點(diǎn)，最終我們確定如下關(guān)鍵點(diǎn)：

3.2 轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的關(guān)鍵點(diǎn)的檢修

構(gòu)架上常見(jiàn)的故障為裂紋、變形和撞擊等，其中裂紋為主要故障，構(gòu)架的失效一般為裂紋造成的，裂紋一般出現(xiàn)在受力較大的部位。比如：構(gòu)架的牽引梁中間上蓋板折彎處、一系拉桿坐外立板圓弧處、牽引座圓弧處等位置[4]。

1）首先要關(guān)注這些位置是否有裂紋或疑似裂紋，如發(fā)現(xiàn)應(yīng)立即記錄并上報(bào)。

2）對(duì)于輕微裂紋可通過(guò)打磨去除，保證打磨光滑，不能有凹坑等。

3）對(duì)于關(guān)鍵點(diǎn)圓弧處的裂紋，因?yàn)閼?yīng)力較高，不能隨意焊修處理。

4 結(jié)論

文采用有限元分析軟件對(duì)HXD1D型電力機(jī)車(chē)轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的強(qiáng)度分析，對(duì)構(gòu)架檢修關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行了分析，梳理出了8處關(guān)鍵點(diǎn)，并對(duì)這些關(guān)鍵點(diǎn)的檢修提出了合理化的建議，避免了以往構(gòu)架檢修中檢修任務(wù)重，關(guān)鍵部位容易漏檢的問(wèn)題。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陳國(guó)勝.HX_D1D型大功率交流傳動(dòng)快速客運(yùn)機(jī)車(chē)轉(zhuǎn)向架研制[J].電力機(jī)車(chē)與城軌車(chē)輛.2014.

[2]TB/T 2368.動(dòng)力轉(zhuǎn)向架構(gòu)架強(qiáng)度試驗(yàn)，2003

[3]李濤.高速交流傳動(dòng)Co-Co機(jī)車(chē)轉(zhuǎn)向架構(gòu)架優(yōu)化[D].成都：西南交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，2007.

[4]劉惠民.鐵道車(chē)輛構(gòu)造檢修及裝備[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2006.