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        CRH2動(dòng)車組車軸的CAD/CAE分析

        2017-07-09 00:27:52王康
        科學(xué)與財(cái)富 2017年18期
        關(guān)鍵詞:車軸拖車軸頸

        引言:我國的CRH2型動(dòng)車組是對日本新干線動(dòng)車組E2-1000引進(jìn)-消化-吸收-再創(chuàng)新的產(chǎn)品。本文以solidworks2010為工具,對CRH2型動(dòng)車組拖車車軸進(jìn)行CAD/CAE建模并進(jìn)行仿真分析,然后按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),校核其剛度及強(qiáng)度。

        一:CRH2拖車車軸CAD建模與 CAE分析

        1.1 CRH2動(dòng)車組車軸基本參數(shù)

        CRH2 型動(dòng)車組非動(dòng)力車軸按JIS-E 4501和JIS-E 4502標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造,為了提高車軸的疲勞可靠性,采用高頻淬火熱處理和滾壓強(qiáng)化工藝。為了在保證強(qiáng)度的同時(shí)減輕質(zhì)量,輪對的車軸采用空心車軸,孔徑60mm,軸頸直徑130mm。其他參數(shù)為:m1=12400kg, h1=1055mmm,b=1000mm,s=747mm,R=430mmm,y1=393mm,y2=1093mm.

        1.2 CRH2拖車車軸CAD建模過程

        拉伸凸臺(tái)(車軸毛坯)-拉伸切除(防塵板座、輪座、制動(dòng)盤座、軸身)-鏡像特征-拉伸切除(鏜銑空心軸)—倒角圓角特征.

        1.3CRH2拖車車軸的計(jì)算載荷及工況

        依據(jù)JIS E 4501 鐵道車輛車軸強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法和JIS E 4501 鐵道車輛車軸品質(zhì)要求,對動(dòng)車組非動(dòng)力軸進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算,計(jì)算中考慮了車體振動(dòng)引起的垂向和橫向加速度對彎曲應(yīng)力的影響。CRH2動(dòng)車組拖車車軸受載情況如圖1.3示:

        圖1.3車軸設(shè)計(jì)載荷圖

        輪座部位車軸的彎曲應(yīng)力按照以下各式計(jì)算:

        對車軸進(jìn)行以上受力分析,求得車軸軸頸兩端所受載荷分別為:

        F1=73.6kN, F2=48kN.

        則CRH2動(dòng)車組拖車車軸載荷計(jì)算結(jié)果如表1.3.1示。

        1.4車軸CAE分析

        1.4.1CRH2動(dòng)車組拖車車軸剛性約束下強(qiáng)度計(jì)算分析

        (1)前處理:

        定類型:在simulation中新建“車軸剛性約束強(qiáng)度分析靜態(tài)算例”;

        畫模型

        設(shè)屬性:設(shè)置材料為“合金鋼”;

        分網(wǎng)格:單元總數(shù)9591,節(jié)點(diǎn)數(shù)15971

        (2)求解:

        添約束:在車軸輪座下表面添加“固定幾何體”約束;

        加載荷:在車軸軸頸一端添加垂直向下的載荷73.6kN,另一端添加垂直向下的載荷48kN;

        求結(jié)果:車軸應(yīng)力,合位移變化

        探測出車輪上不同節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力與位移.

        (3) 強(qiáng)度評價(jià)

        在我國,動(dòng)車組實(shí)際運(yùn)行線路既有改造線路又有高速線路,在速度選擇時(shí)分別要考慮160km/h和200km/h.在該文檔中,只取200km/h進(jìn)行分析計(jì)算。按照日本JIS E 4501 鐵道車輛車軸強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法,根據(jù)CRH2動(dòng)車組拖車車軸疲勞強(qiáng)度計(jì)算參數(shù),計(jì)算載荷值及應(yīng)力.CRH2動(dòng)車組拖車車軸材料為S38C,采用高頻淬火熱處理和滾壓工藝,根據(jù)JIS E 4502取車軸的疲勞許用應(yīng)力為147MPa .

        1.4.2 CRH2動(dòng)車組拖車車軸彈性約束下強(qiáng)度計(jì)算分析

        (1)前處理:

        定類型:在simulation中新建“車軸彈性約束強(qiáng)度分析靜態(tài)算例”;

        畫模型

        設(shè)屬性:設(shè)置材料為“合金鋼”;

        分網(wǎng)格:單元總數(shù)9591,節(jié)點(diǎn)數(shù)15971

        (2)求解:

        添約束:在車軸輪座下表面添加高級(jí)夾具中的“彈性支撐”約束;

        加載荷:在車軸軸頸一端添加垂直向下的載荷73.6kN,另一端添加垂直向下的載荷48kN;

        求結(jié)果:車軸應(yīng)力,合位移變化

        探測出車輪上不同節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力與位移.

        參考文獻(xiàn):

        [1]王會(huì)英. 高速列車車軸材料超聲擠壓強(qiáng)化技術(shù)研究[D].北京交通大學(xué),2015.

        [2]李廣君. 動(dòng)車組軸箱彈簧接觸疲勞研究[D].北京交通大學(xué),2014.

        作者簡介:王康(1993.08);性別:男,籍貫:安徽省銅陵人,學(xué)歷:本科,在讀于蘭州交通大學(xué)

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