新西蘭機車發運吊具結構的有限元數值模擬研究

 

    本次分析計算的機車發運吊具主要由橫向撐杆和縱向撐杆組裝而成。橫向撐杆由L50x50X6和L36X36X5的角鋼和鋼板焊接而成；縱向撐杆由L70X5的角鋼和鋼板焊接而成，材質均為Q235―A.車體吊銷的為圓柱型，吊裝時安裝在車體底架的吊裝位置，材質為45號鋼。

 

    機車發運吊具和車體吊銷應能達到如下所述安全係數。（1）在108t載荷作用下，機車發運吊具的安全係數不小於1.8
；（2）在27t載荷作用下，車體吊銷銷體的安全係數不小於1.6.表1列出了機車發運吊具及吊銷材料的基本力學特性：本文選用大型通用的集CAD/CAE/CAM於一體的軟件I-DEAS進行吊具和吊銷模型的建立以及有限元強度分析。

 

    2.1diaojumoxing。youyudiaojudehengxianghezongxiangchengganzhuyaoyoubutongxinghaodejiaoganghehoubanhanjieercheng，zaiyouxianyuanfangzhenmonishizhuyaocaiyongkedanyuanjinxingmoni
，suoyijihejianmoshiduiyujiaogangjianlidejihemoxingshimian，houbanjianlidejihemoxingshiti。duichengganfenbiejianlijihemoxingranhouzuzhuangzaiyiqi，chenggandejihemoxingru-4所示。

 

    由於吊具具有縱向及橫向兩個對稱麵，並且所受的載荷也是對稱的，因此取1/4結構進行有限元分析。采用殼單元和四麵體單元進行結構離散，共劃分111314個單元和70349個節點，網格劃分如所示。

 

    由其結構特點和力學性質可得：當取1/4結構進行有限元分析計算時，約束施加在吊具結構的對稱麵上。

 

    2.2吊(diao)銷(xiao)模(mo)型(xing)。車(che)體(ti)吊(diao)銷(xiao)安(an)裝(zhuang)在(zai)車(che)體(ti)底(di)架(jia)相(xiang)應(ying)的(de)吊(diao)裝(zhuang)位(wei)置(zhi)，用(yong)來(lai)吊(diao)裝(zhuang)機(ji)車(che)車(che)輛(liang)。所(suo)以(yi)取(qu)出(chu)底(di)架(jia)側(ce)梁(liang)吊(diao)裝(zhuang)的(de)相(xiang)應(ying)位(wei)置(zhi)和(he)吊(diao)銷(xiao)進(jin)行(xing)接(jie)觸(chu)模(mo)擬(ni)，具(ju)體(ti)幾(ji)何(he)模(mo)型(xing)及(ji)有(you)限(xian)元(yuan)模(mo)型(xing)如(ru)、7所示：架裝配有限元網格載荷27t作用在鋼絲繩與其接觸的位置
；吊銷銷體與底架的接觸處設置接觸約束；在底架側梁取出的部分邊界設置固定約束。

 

    3.1吊具應力分析。經過有限元分析計算
，機車發運吊具節點節點的*大Mises應力為129MPa，發生在端板與縱支承槽鋼的交接處
，小於材料的許用應力131MPa，節點的Mises應力分布如、9示。

 

    220MPa，發生在吊銷體與底架側梁接觸處

，小於材料的許用應力221MPa，節點的Mises應力分布如0所示。

 

    機車發運吊具節點Mises應ying力li雲yun結jie束shu語yu在zai機ji車che發fa運yun吊diao具ju設she計ji時shi，采cai用yong計ji算suan機ji仿fang真zhen模mo擬ni的de方fang法fa進jin行xing強qiang度du分fen析xi，可ke以yi減jian少shao設she計ji成cheng本ben和he時shi間jian提ti高gao效xiao率lv。由you於yu在zai實shi際ji機ji車che發fa運yun吊diao裝zhuang中zhong
，吊diao銷xiao和he吊diao具ju在zai檢jian測ce時shi有you裂lie紋wen出chu現xian
，所suo以yi采cai用yong有you限xian元yuan強qiang度du分fen析xi可ke以yi及ji時shi發fa現xian設she計ji中zhong的de不bu足zu，並bing方fang便bian改gai進jin設she計ji方fang案an
，避bi免mian和he減jian少shao在zai機ji車che吊diao裝zhuang試shi驗yan中zhong出chu現xian失shi誤wu的de幾ji率lv。對dui於yu己ji有you吊diao具ju，當dang載zai重zhong增zeng加jia時shi強qiang度du是shi否fou滿man足zu要yao求qiu，能neng否fou保bao證zheng吊diao裝zhuang安an全quan
，也ye可ke以yi采cai用yong這zhe種zhong方fang法fa來lai實shi現xian強qiang度du的de校xiao核he。

 

    本文運用I-DEAS有(you)限(xian)元(yuan)分(fen)析(xi)軟(ruan)件(jian)對(dui)新(xin)西(xi)蘭(lan)機(ji)車(che)發(fa)運(yun)吊(diao)具(ju)和(he)吊(diao)銷(xiao)進(jin)行(xing)了(le)有(you)限(xian)元(yuan)強(qiang)度(du)分(fen)析(xi)
，分(fen)析(xi)結(jie)果(guo)表(biao)明(ming)在(zai)吊(diao)裝(zhuang)時(shi)其(qi)應(ying)力(li)均(jun)小(xiao)於(yu)許(xu)用(yong)應(ying)力(li)
，強(qiang)度(du)滿(man)足(zu)要(yao)求(qiu)
，性(xing)能(neng)可(ke)靠(kao)。可(ke)以(yi)為(wei)以(yi)後(hou)的(de)機(ji)車(che)發(fa)運(yun)吊(diao)具(ju)設(she)計(ji)提(ti)供(gong)。