陳 剛，黃玉麟

（江蘇省特檢院常州分院，江蘇常州 213016）

0 引言

600 t 轉(zhuǎn)運(yùn)小車主要用于大中型變形器運(yùn)轉(zhuǎn)，因?yàn)檗D(zhuǎn)運(yùn)場地工況復(fù)雜，需要結(jié)構(gòu)緊湊、性能可靠、維修方便等特點(diǎn)。通過有限元來進(jìn)行建模，加載，優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要計(jì)算最大工況的情況（加載660 t），對(duì)車架，均衡架，車輪進(jìn)行有限元分析，比對(duì)設(shè)計(jì)許用應(yīng)力值，優(yōu)化設(shè)計(jì)。600t 轉(zhuǎn)運(yùn)小車如圖1 所示。

圖1 600 t 轉(zhuǎn)運(yùn)小車

1 600 t 轉(zhuǎn)運(yùn)小車的建模技術(shù)

ANSYS 的Workben 是美國ANSYS 公司的專業(yè)化有限元計(jì)算軟件一種新組件，近幾年在結(jié)構(gòu)力學(xué)方面越來越廣范。應(yīng)用ANSYS 軟件進(jìn)行有效建模、實(shí)體加載、受力約束，由于本次主要為非規(guī)則體的箱體結(jié)構(gòu)，故在Workbench 軟件中用線體建模，并用實(shí)體建模的方法來計(jì)算。

2 車架體強(qiáng)度有限元計(jì)算分析

該車架體為焊接件，材料為Q345B。車架體1/2 有限元模型如圖2 所示。

圖2 車架體1/2 有限元模型

（1）計(jì)算工況：固定車架體底端，對(duì)車架體整個(gè)臺(tái)面均布加載660 t 壓力，然后進(jìn)行靜力分析。

（2）材料屬性：彈性模量E=206 GPa，切向模量ET=79 GPa，屈服應(yīng)力σ1=345 MPa，泊松比為0.28。

（3）靜力分析結(jié)果

車架體計(jì)算云圖如圖3 所示。

由圖3 可知應(yīng)力主要集中在車架體中間橫梁上，其中最大應(yīng)力集中在牽引孔處，為193.3 MPa。下中間板與兩側(cè)焊接處的應(yīng)力最大。

由圖4 可知去掉牽引孔處應(yīng)力的局部計(jì)算云圖中，車架體其他部分應(yīng)力集中如圖中圓圈處所示。

3 均衡架強(qiáng)度有限元計(jì)算分析

均衡架為焊接件，材料為Q345B。均衡架有限元模型如圖5所示。

（1）計(jì)算工況：固定均衡架底端，對(duì)均衡架兩端每個(gè)孔面加載40 t 壓力，然后進(jìn)行靜力分析。

（2）材料屬性：彈性模量E=206 GPa，切向模量ET=79 GPa，屈服應(yīng)力σ1=345 MPa，泊松比為0.28。

（3）靜力分析結(jié)果

由圖6 和圖7 可知應(yīng)力主要集中在均衡架兩端碟簧安裝孔端面附近以及底橫板與軸承座焊接處，其中孔端面下筋板與孔端面底部焊接處以及底橫板與軸承座焊接處的應(yīng)力最大，為124.3 MPa。

4 輪軌接觸應(yīng)力有限元計(jì)算

4.1 材料屬性（表1）

4.2 有限元模型（圖8）

4.3 靜力分析結(jié)果

輪軌接觸等效應(yīng)力，輪軌接觸應(yīng)力仿真數(shù)值如圖9 所示，載荷為78 t 時(shí)，Φ700/QU120 輪軌接觸等效應(yīng)力最大為718 MPa。

車輪Von Mises 等效應(yīng)力仿真數(shù)值如圖10所示，載荷為78 t 時(shí)，車輪Von Mises 等效應(yīng)力最大為718 MPa。

鋼軌Von Mises 等效應(yīng)力仿真數(shù)值如圖11所示，載荷為78 t 時(shí)，鋼軌Von Mises 等效應(yīng)力最大為637 MPa。

圖3 車架體計(jì)算云圖

圖4 車架體局部計(jì)算云圖

圖5 均衡架有限元模型

圖6 均衡架計(jì)算云圖

圖7 均衡架1/2 計(jì)算云圖

表1 材料屬性

圖8 輪軌有限元模型

圖9 輪軌接觸Von Mises 等效應(yīng)力

圖10 車輪Von Mises 等效應(yīng)力

圖11 鋼軌Von Mises 等效應(yīng)力

5 結(jié)束語

利用有限元的方法對(duì)車架進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，從分析結(jié)果來看，工況下的最大應(yīng)力均滿足要求，該車的車架設(shè)計(jì)比較安全。從分析結(jié)果來看，孔端面下筋板與孔端面底部焊接處應(yīng)力比較大，同時(shí)這里也是焊接件焊縫集中處，要盡量避免應(yīng)力集中，做好焊后焊接應(yīng)力消除。以防止車架變形或疲勞斷裂的現(xiàn)象。分析結(jié)果也可為車架的結(jié)構(gòu)改進(jìn)和優(yōu)化提供理論依據(jù)。