白瑾

(蘭州鐵路局蘭州西車輛段，甘肅蘭州 730079)

0 引言

在鐵路貨用車輛高速發(fā)展的前提下，對車輛零部件的安全性能提出了更高的要求，作為貨車轉(zhuǎn)向架的關(guān)鍵零部件，搖枕將車體作用在下心盤上的力傳遞給支撐在其兩端的枕簧上，另外還把轉(zhuǎn)向架左右兩側(cè)架聯(lián)系成一個整體，其可靠性能對機車的走行品質(zhì)和安全性起著至關(guān)重要的作用［1－4］。因此，為保障行車安全，迫切需要對貨車轉(zhuǎn)向架搖枕進(jìn)行靜強度和疲勞強度的研究［5－7］。筆者利用有限元分析方法，分析了轉(zhuǎn)8A型貨車轉(zhuǎn)向架搖枕在垂向總載荷下的薄弱部位和應(yīng)力分布，為結(jié)構(gòu)設(shè)計和車輛檢修提供理論依據(jù)。通過使用軟件對貨車各零部件進(jìn)行載荷分析，可以清晰的掌握該部件受力后的應(yīng)力集中情況，通過對應(yīng)力集中情況進(jìn)行篩選，可以更加方便、準(zhǔn)確的找到應(yīng)力集中部位，這在貨車進(jìn)行廠修、段修時可針對這些部位有針對性的調(diào)整檢修工藝或?qū)υ摬课坏臋z修制定相應(yīng)的加嚴(yán)措施，通過這些措施的卡控和執(zhí)行有效的提高貨車檢修作業(yè)質(zhì)量，確保貨車運行品質(zhì)和安全性。

1 搖枕實體模型和載荷工況

如圖1是轉(zhuǎn)8A型貨車轉(zhuǎn)向架搖枕的實體模型。為適應(yīng)搖枕中央部位受彎矩大、兩端受彎矩較小的情況，搖枕中央的截面比兩端大，使中央部位具有較大的截面模數(shù)，這種形式的搖枕稱為魚腹型搖枕。這種結(jié)構(gòu)既能保證搖枕具有足夠的剛度，又可以節(jié)約材料和減輕自重［8－9］。

圖1 搖枕的實體模型

載荷計算時以GB/T1335－1996《鐵道車輛強度及試驗鑒定規(guī)范》［10］為主要依據(jù)，同時考慮實際情況予以適當(dāng)調(diào)整。

搖枕載荷工況如表1所示。其中搖枕總載荷=靜載荷+動載荷。

表1 搖枕載荷工況

2 結(jié)果與分析

表2為搖枕垂向總載荷工況的最大應(yīng)力值、相應(yīng)工況許用應(yīng)力值和發(fā)生部位。圖2為搖枕垂向總載荷應(yīng)力分布圖。經(jīng)過有限元計算表明，搖枕在垂向總載荷工況，見圖2(a)，即作用于心盤和旁承上的垂向總載荷下，其最大應(yīng)力為161 MPa，參照TB/T1335－1996《鐵道車輛強度及試驗鑒定規(guī)范》，在考慮垂向總載荷和橫向作用工況下，ZG230－450的許用應(yīng)力為177 MPa，在許用范圍之內(nèi)。由圖2搖枕垂向總載荷應(yīng)力分布圖可得，其最大應(yīng)力點都在搖枕旁承斷面突變處，搖枕落水孔邊緣上表面處的應(yīng)力也較大(圖2b)。綜上所述，在垂向總載荷工況下，其靜強度滿足TB/T1335－1996《鐵道車輛強度及試驗鑒定規(guī)范》要求，搖枕應(yīng)力分布均合理，符合規(guī)范要求。

圖2 搖枕垂向總載荷工況下應(yīng)力分布圖

表2 搖枕工況結(jié)果分析

圖3 搖枕檢修探傷重點部位

通過對比圖3(a)和圖3(b)可以很直觀的對比得出結(jié)論，轉(zhuǎn)8A型轉(zhuǎn)向架搖枕的應(yīng)力集中部位與搖枕在探傷檢查中所規(guī)定的重點檢查部位，也就是試片粘貼位置是一致的，段修規(guī)程中所要求的A、B重點部位從應(yīng)力集中圖可以得到相應(yīng)的求證。

3 結(jié)論

依據(jù)TB/T1335－1996《鐵道車輛強度及試驗鑒定規(guī)范》，對轉(zhuǎn)8A型貨車轉(zhuǎn)向架搖枕進(jìn)行建模及強度分析表明。搖枕在垂向總載荷工況下作用于心盤和旁承上的最大應(yīng)力點主要集中在旁承斷面突變處，但是最大值均在許用應(yīng)力范圍內(nèi)，靜強度滿足要求;找出了搖枕在垂向總載荷下的薄弱部位，為結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化提供理論依據(jù)。從分析可以看出轉(zhuǎn)8A型轉(zhuǎn)向架搖枕在重載時垂向力的分布情況，應(yīng)用到貨車轉(zhuǎn)向架檢修中，要求對轉(zhuǎn)8A型轉(zhuǎn)向架搖枕進(jìn)行檢修時，要對應(yīng)力集中部位進(jìn)行重點檢查，從轉(zhuǎn)向架翻轉(zhuǎn)時對搖枕的檢查到搖枕探傷作業(yè)中均要做到檢查無遺漏，同時對應(yīng)力集中部位探傷發(fā)現(xiàn)的裂紋按規(guī)定組織進(jìn)行相關(guān)報廢手續(xù)，嚴(yán)禁裝車進(jìn)行使用。通過對搖枕應(yīng)力集中使用ANSYS軟件進(jìn)行系統(tǒng)分析，有效的求證了轉(zhuǎn)8A型搖枕檢修中的重點檢查部位，為檢修相關(guān)工藝的制定提供了有效的理論依據(jù)，這種分析方法的應(yīng)用應(yīng)該更加廣泛的推廣到貨車檢修的其他部件當(dāng)中去，對一些尚為制定明確的檢修規(guī)定而在現(xiàn)場作業(yè)中又發(fā)生較多的故障和問題可以及時有效的提供理論數(shù)據(jù)的支持，尋找到經(jīng)濟(jì)、有效、安全的解決措施和方法。

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［10］ TB/T1335－1996.鐵道車輛強度及試驗鑒定規(guī)范［S］.