基于NASTRAN软件的三轴转向架侧架的静强度分析

根据澳大利亚铁路货车市场的需求,中国北车集团太原轨道交通装备有限责任公司设计了三轴转
向架粮食漏斗箱平车,在总体设计时,
把运用安全
性和经济性置于首要考虑的因素,转向架应具有足够的强度和可靠性。

由于既有的焊接转向架在长期应用中有焊缝开裂的不良现象,而客户要求三轴转向架的寿命为30年,所以采用3E 轴铸造转向架。

该转向架主要由摇枕、侧架、斜楔减振装置、轮对组成和基础制动装置等组成。

其中,侧架作为该转向架的重要组成部分之一,为了验证侧架是否满足设计要求,运用HyperMesh 、NASTRAN 软件对该侧架的侧架1进行了静强度分析,结果表明,侧架1的静强度满足设计要求。

1侧架结构简介
侧架采用可分式侧架组合结构,两个分侧架(侧架1和测架2)通过一个圆销及一对球面摩擦副连接,其中,侧架1与圆销连接处为圆孔,侧架2与圆销连接处为长孔。

这种结构不仅可以消除2个分侧架纵向的安装误差,而且有助于中间轮对顺利通过不平顺线路。

分侧架(侧架1和侧架2)承簧台与两侧车轴的间距不等,距中间车轴的间距是距端部车轴间距
的2倍,这种结构有助于3个车轴受力均衡。

具体结构见图1。

2侧架有限元强度和刚度计算
依据美国AAR M-203A 三轴转向架侧架设计试验要求确定三轴转向架侧架1静强度分析的载荷条件和评价标准,笔者采用NASTRAN 有限元分析软件对该转向架构架侧架1的静强度进行分析[1]。

2.1有限元模型的建立
有限元模型建立时需要考虑所建模型与实际结构的几何类型要具有一致性,同时还要求单元传递运动的力学特性相一致。

根据这一要求,对侧架1结构采用体网格进行划分。

HyperMesh 作为网格划分的工具,它具有强大的几何修补和网格划分功能,可以提高计算结果的精度,因此通过HyperMesh 软件,采用10mm 边长四面体单元对侧
基于NASTRAN 软件的三轴转向架侧架的静强度分析
张
燕,张春发
收稿日期:2015-04-15;修回日期:2015-08-14作者简介:张
燕(1987-),女,山西太原人,助理工程师,主要从事铁路车辆设计研究,E-ma il :752755715@ 。

(中国北车集团太原轨道交通装备有限责任公司产品开发部,山西太原
030009)
文章编号:1674-9146(2015)09-0114-02
图1侧架组成图
侧架1
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架1结构进行网格划分[2],共划分57120个节点和
175252个单元。

侧架材质为B+级铸钢,它的屈服
强度为340MPa,分析中材料弹性模量取200GPa,
泊松比为0.3[3-4],见图2。

2.2基本载荷
美国AAR M-203标准中3.2项指出,二轴转
向架侧架设计和试验的最小依据是轴载“C”。

这一
载荷值也是二轴转向架一个侧架的载荷,因为每一
轴和每一侧架都有两个轴颈轴承。

而三轴转向架的
侧架则是由1.5个轴颈轴承支承,可以根据轴载
“C”得出侧架载荷“C1”
C1=1.5C2=0.75C.(1)
就这个侧架而言
C1=52500×0.75=175kN.(2)
最小垂直设计载荷应等于1.5“C1”,作用在摇
枕挡上的最小横向设计载荷应等于0.4“C1”。

由式(2)可得侧架的基本载荷为:轴载C1为
175kN;横向载荷0.4C为70kN;垂直设计载荷
1.5C为26
2.8kN。

2.3基本组合工况
根据美国AAR标准,基本组合工况见表1。

3计算结果分析
3.1考核标准
根据美国AAR M-203-83标准,侧架设计中
的最大合成单位应力对B级钢应不超过115.8MPa,
对B+级钢应不超过151MPa,对C级钢应不超过
181MPa。

因此,这个侧架的许用应力为151MPa。

3.2强度评定
通过计算分析,在工况1载荷条件下,侧架1
的最大应力为116MPa,在工况2载荷条件下,侧
架1的最大应力为141MPa,在工况3载荷条件
下,侧架1的最大应力为142MPa,均小于许用应
力151MPa,满足设计要求。

具体情况见图3。

4结论
笔者通过采用大型有限元分析程序NASTRAN
对三轴转向架侧架1进行了静强度分析。

分析结果
表明:在上述的工况载荷条件下,转向架侧架1的
最大应力小于AAR M-202铸钢转向架侧架技术条
件和AAR M-203三轴转向架侧架设计试验要求的
许用值,满足设计要求。

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(责任编辑高腾)图2侧架1有限元模型图
表1基本载荷工况
(英文部分下转第118页)
3-a工况1应力云图
3-b工况2应力云图
3-c工况3应力云图
图3侧架1应力云图
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太原市15家科技创新型企业成功登陆“新三板”
近日,太原市共有15家企业登陆“新三板”,总股本达到37907万股,涉及制造、信息、科技、环保等行业。

目前,太原市登陆“新三板”的15家企业包括三合盛、和信基业、山大合盛、科达自控、亚森实业、汾西电子、太矿电气、柯立沃特、中绿环保、精英科技、华洋科技、锦波生物、鼎隆智装、民基生态、多尔晋泽。

与交易所市场相比,
“新三板”可谓为中小型高新技术企业量身定制
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其挂牌标准除“无地域限制、无行业限制”外,对企业而言,更为重要的是“无财务指标要求”,无论企业当下的销售业绩如何,哪怕是亏损的,只要企业发展有市场前景,就有机会在“新三板”融资。

4)从投资回收期看,用充填法开采能够提前
3.42年实现投资回收。

5结论
采矿方法是地下矿床开采设计中最核心的内容,采矿方法不仅对矿床开采的经济技术指标起着决定性的影响,也将直接决定矿石开采对生态环境的破坏程度。

在矿山开发设计阶段就选择合理的采矿方法,从源头上避免矿产资源开发对外部环境的破坏及影响。

从长远看来,不仅能降低成本,增加经济效益,延长矿山的使用年限,还保护了矿山自然生态环境,减少矿山开发对环境资源的破坏和对人民生命财产的安全造成的损失,能带来显著的环
境效益,实现经济、社会、环境效益的协调发展。

参考文献:[1]吴璇,许梦国,刘振平.该铁矿西区采矿方法选择的经济评价[J ].金属矿山,2006(8):13-15.
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张惠芬.建设项目环境影响经济评价探讨[J ].环境保护,2005,2(2):63-65.
(责任编辑
高
远)
Economic Evaluation and Comparison on Environmental Impact of Mining
Method
Zhang Wen-jing
(Shanxi Branch China Development Bank,Taiyuan 030002China )
Abstract :This paper base on a iron mine project,takes into account the environmental impact difference result from mining method,such as environment pollution,geologic hazard,tailings,etc,and gives an economic evaluation and comparison about the environmental effect between the caving mining method and filling method.
Key words :mining method;geologic hazard;
environmental impact;economic comparison
Static Strength Analysis of Three Axle Bogie Side Frame based on NASTRAN
Zhang Yan ,Zhang Chun-fa
(Taiyuan Railway Transportation Equipment Co.,Ltd,Taiyuan 030009China )
Abstract :This paper analysis of Australia three axle container flat car bogie side frame according to AAR standard,which
use utilize NASTRAN,
The results show that the bogie side frame static strength meets the design requirements of AAR
standard.
Key words :bogie;side frame;Hypermesh;NASTRAN
(上接第115页)
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