动车转向架电机吊座强度设计载荷的探讨

载荷取值。
关键词: 动车转向架; 电机吊座; 强度; 标准
中图分类号: U 270. 1+ 2; U 270. 331
文献标识码: B
采用交流传动技术的电动车组已成为现代铁道车 辆的发展趋势。由于结构安装的便利性和制造的通用 性, 新型电动车组动车转向架的牵引电动机普遍采用 了架悬式的布置方式。电机吊座的结构强度安全性成 为构架设计中的关键项点。
秦沈线下行直线
2 59
1 36
1 35
秦沈线下行曲线
2 59
1 37
1 32
% 35 %
问题 讨论
铁道车辆 第 44 卷第 5 期 2006 年 5 月
文章编号: 1002 7602( 2006) 05 0036 03
160 km/ h 集装箱专用平车锁闭装置选型分析
廖 小 平1 , 张 四 枚2
电机 最 大 纵向 振 动 加速度/ g
沈大线上行直线
3 63
2 03
1 91
沈大线上行曲线
3 21
1 59
1 81
∀ 长白 沈大线下行直线
3 57
2 48
2 07
山# 号 沈大线下行曲线
3 30
1 77
1 83
电动 秦沈线上行直线 车组
2 50
1 30
1 14
秦沈线上行曲线
2 42
1 38
1 20
电机吊座的动载荷计算应按照不同的线路条件区别对 待。
表 3 国内部分动力分散电动车组动力学试验结果
动车组 型号
运行工况
∀ 先锋# 广深线上行直线 号电动 广深线下行直线
车组 广深线曲线
电机最大 垂向振动 加速度/ g
3 48
3 18
2 94
电 机 最大 横 向 振动 加速度/ g
6 62
5 54
6 16
( 1. 北京交通大学 机械与电子控制工程 学院, 北京 100044; 2. 中国南车集团北京二七 车辆厂 产品开发部, 北京 100072)
摘 要: 介绍了国 内外集装箱锁闭装置 的发展, 论述了我国开行 160 km/ h 集装箱运输专列 所应选取的锁闭装 置的
形式。
关键词: 160 km/ h; 集装箱运输专用车; 集装箱锁闭装置; 选型
在构架 上牵引 电动机 的安装 座处 适用于内燃机车与 电力机车构架。
内燃、电力机车转向架构架 静强度 模 拟牵引 电动机 的振动 载荷对 构架 电动车组、内燃动车组 以及地铁电动
2 T B/ T 2368 1993 试验方法
进行加载, 动载 系数对 轴悬式 取 4 5 客车等 有动力 驱动的 构架静 强度试
标准中有关内容ຫໍສະໝຸດ 适用范围 适用于拖车转向架
由于电 机和传 动装置 的惯性 作用
而 引起的 动力效 应采用 下述加 载方
2
UIC 615 4: 1994
动车 组 转向 架及 走 行部 转 向 架构架强度试验
式来模拟: 对于 体悬 式, 交 变载 荷等 于电机 重 量的 0 2 倍 ( 该 值 可能 偏 低, 待以后再作更精确的 定义) ; 对于
3 国内相关试验数据分析
我国近几年先后自主开发了几种动力分散式电动 车组, 并完成了正线动力学试 验, 部分试 验数据见表 3。
从试验数据来看, 不同的线路条件对试验结果影 响较大。秦沈线是新建的客运专线, 最高运行速度按 250 km/ h 修建, 线路条件最好。∀ 长白山#号电动车组 在秦沈线上的电机振动加速度值为: 垂向 ∃ 2 6 g, 横 向 ∃ 1 4g , 纵向 ∃ 1 4g , 垂向最大振动加速度略微超
中图分类号: U 270. 38 + 8
文献标识码: B
根据铁 路跨 越式 发 展的 需要, 我 国拟 开行 160 km / h 快速集装箱专运列车。作为高速集装箱运输货 车, 集装箱紧固件即集装箱锁闭装置是保障集装箱及 车辆运行安全的关键部件, 它的设计选型是快速集装 箱列车开行的关键问题之一。
1 我国相关标准分析
我国相关的强度设计和试验规范示于表 1, 可以 发现标准中对于电机吊座的设计载荷定义并不完整。 T B/ T 1335 1996 铁道车辆强度设计及试验鉴定规 范!只适用于构造速度不大于 200 km / h 的非动力客 车, 虽然该标准对客车车体的强度计算有详细的规定, 但对动力转向架特有的电机吊座等部件的计算工况却 没有提及。T B/ T 2368 1993 内燃、电力机车转向架 构架静强度试验方法!中虽然有对电机吊座载荷计算 方法的介绍, 而且在适用范围中也说明了电动车组、内 燃动车组以及地铁电动客车等有动力驱动的构架静强 度试验可参照执行, 但没有明确电机吊座处的垂向、横 向、纵向动载荷系数都按 2 5~ 3 0 取值。2001 年公 布的铁道部科教装[ 2001] 21 号文 200 km 及以上速 度级铁道车辆强度设计及试验鉴定暂行规定!是最新 的强度设计依据, 适用于最高运行时速在 200 km 及 以上的铁道车辆。它对架悬式电机吊座载荷的定义是 2 5 倍的 电机 重 量, 取的 是 T B/ T 2368 1993 的下 限。与 T B/ T 2368 1993 不同的是, 从∀ 考虑在悬吊 处施加悬吊重量 x 倍 的集中载荷# 的字面意义来看, 该文只规定了垂直向下的静载荷, 而不是动载荷。
适用于最高运行时速在 200 km 及 以上速 度级的 一般用 途铁道 车辆及
其主要零部件的结构强度
式, x 取 2 5; 对于抱轴式, x 取 4 5
表 2 国外相关强度标准内 容比较
序号 1
标准代号 UIC 515 4: 1993
标准名称
客运车 辆拖 车转 向架 走 行部 转 向架构架结构强度试验
电车、单轨车辆、中运 量轨 道系 统车 辆等使用的 转向 架构 架。 动载 荷的 大小因线 路条 件、速 度条 件、产 生动 载荷的 机理及 动载荷 的发生 频率等
而不同, 此处只给出通 常所考虑的范
围
4
IEC 61373: 1999
铁路 应用 铁 道车 辆 设备 冲 击 和振动试验
在随机 振动标 准增加 的条件 下进 行的模拟耐久性试验, 对于 安装在转 向架 上 的 部 件, 垂 向 4 33 g , 横 向 3 77 g , 纵向 2 04 g
2 国外相关标准对比分析
为弄清电机吊座处强度设计的具体取值, 又查阅
收稿日期: 2005 10 31 作者简介: 薛世海( 1971 ) , 男, 工程硕士研究生。
% 34 %
了国外的相关标准( 见表 2) 。经对比分析发现, 车辆 常用的 UIC 515 4: 1993 客运车辆拖车转向架 走 行部转向架构架结构强度试验!只适用于拖车转向架, 适用于动力转向架的 U IC 615 4: 1994 动车组 转 向架及走行部 转向架强度试验!中, 电机吊座动载荷 的数值 等于 安装 于其上 部件 重量 的 3 倍, 与 T B/ T 2368 1993 基本相 当, 但也没 有明确 载荷 作用 的方 向。与 T B/ T 2368 1993 不同的是, 该项定义也同样 适用于传动装置。JIS E 4207: 1992 铁道车辆用转向 架构架设计通用规则!的定义比较全面, 明确了对于主 电机的动载荷为: 垂向 3 g~ 5 g, 横向 2 g ~ 4 g, 纵向 1 g ~ 3 g。JIS E 4207: 1992 还说明, 动载荷的大小取 决于线路条件、速度条件、产生动载荷的机理及动载荷 的发生频率等因素。IEC 61373: 1999 铁路应用 铁 道车辆设备 冲击和振动试验!规定了铁道车辆上的 机械、气动、电动和电子设备的随机振动和冲击试验项 目的要求, 对于安装在转向架上的部件模拟耐久性试 验, 振动 加速 度为: 垂向 4 33 g, 横 向 3 77 g, 纵向 2 04 g, 都在 JIS E 4207: 1992 规定的范围 内。虽然 IEC 61373: 1999 只是部件的试验鉴定规范, 并不是构 架的强度计算标准, 但它引用的数值是从全世界不同 的机构提供的实际运行测量数据中获得的, 因此有较 高的参考价值。
问题 讨论
铁道车辆 第 44 卷第 5 期 2006 年 5 月
文章编号: 1002 7602( 2006) 05 0034 03
动车转向架电机吊座强度设计载荷的探讨
薛世海
( 北京交通大学 机械与电子控制工程学院, 北京 100044)
摘 要: 以电机吊座强度设计载荷为探讨对象, 对比了国内外相关标准, 结合试验结果, 提出了适合我 国线路的设 计
包含 了对将 安装到 铁道车 辆上的 机械、气动、电 动和电 子设 备的 随机 振动和冲击试验项目的要求
出了铁道部科教装[ 2001] 21 号文的取值, 按该文对电 机吊座强度进行评价是不合适的。沈大线是改造后的 提速线路, 最高运行速度为 160 km/ h, 线路条件明显 不如秦沈线。∀ 长白山#号电动车组在沈大线上的电机 振动加速度为: 垂向 ∃ 3 7 g , 横向 ∃ 2 5 g, 纵向 ∃ 2 1 g, 垂向振动加速度超过了 T B/ T 2368 1993 的取值, 按 T B/ T 2368 1993 和铁道部科教装[ 2001] 21 号文 对电机吊座强度进行评价也是不合适的。广深线是最 早修建的准高速线路, 最高运行速度也是 160 km/ h。 ∀ 先锋#号电动车组在广深线上的电机振动加速度为: 垂向 ∃ 3 5 g, 横向 ∃ 6 7 g , 纵向没有检测。∀ 先锋#号 电动车组在广深线试验时, 联轴节曾与电机的小轴产 生冲击, 可能导致电机的横向振动加速度增大, 但同样 可以 看 出, 按 T B/ T 2368 1993 和 铁 道 部 科 教 装 [ 2001] 21 号文来 评价电机 吊座强度 也是不合 适的。 另一方面, 由于不同的线路条件对加速度值影响较大,
架悬式, 交变载荷等于安装 于其上部
件重量的 3 倍
适用于动力转向架
规定 了以用 于铁道 车辆的 转向架
构架为对象, 而不适用 于橡胶轮无轨
3
JIS E 4207: 1992
铁 道车辆 用转 向架构 架设计 通用 规则
由所装 零部件 的振动 所引起 的动 载荷, 对于主电机: 垂向 3 g~ 5 g , 横 向 2 g ~ 4 g , 纵向 1 g ~ 3 g
1 国内外集装箱专用平车锁闭装置介绍
1. 1 我国集装箱专用平车锁闭装置 集装箱锁闭装置固定在车体上, 与集装箱角件配
合, 保障在运输过程中集装箱与运输载体间不发生位 置的相对移动及脱离。过去我国铁路集装箱的运输主 要依靠敞车, 通过敞车端墙、侧墙的阻挡来保障集装箱 的运输安全。由于没有锁闭装置, 集装箱在敞车内会 产生滑动, 撞击侧柱加强铁及端墙, 造成集装箱及车辆 的损坏, 并且由于集装箱的重量通过角件集中作用于 车辆局部地板而使敞车地板变形。
~ 5 0, 对于架悬式取 2 5~ 3 0
验也可参照
悬吊于 构架上 的重大 设备应 考虑
3
铁 道 部科 教 装 [ 2001] 21 号文
200 km/ h 及以上速 度级铁道 车辆 强度设计及试验鉴定暂行规定
在悬吊处施 加悬吊 重量 x 倍的 集中 载荷, 其中悬吊重量与 x 的值根据悬
吊方式 确定。对 于半 体悬 或架 悬方
动车转向架电机吊座强度设计载荷的探讨 薛世海
表 1 我国相关强度标准内 容比较
序号
标准代号
1 T B/ T 1335 1996
标准名称
铁 道车辆 强度 设计及 试验鉴 定规 范
标准中有关内容
没有关 于电机 吊座部 位载荷 的取 值介绍
适用范围
适用于一般用途非 动力车辆, 客车 构造速度不大于 200 km/ h
1986 年以 来, 我 国陆续研 制出了 X6A 、X6B 、X6 C、
收稿日期: 2006 02 22 作者简介: 廖小平( 1957 ) , 男, 工程硕士研究生。
X6K 、X6H 等系列集装箱专用平车, X1K 型快运集装箱专 用平车, N X 17 、N X17B 系列共用车, 出口孟加拉国 BR 型 集装箱专用平车, X 2H 、X 2K 型双层集装箱专用平车, 同 时, 集装箱锁闭 装置也在 不断更 新。最 早用于 X 6A 、 X6B 、X6C 等速度低于 100 km/ h 车辆上的锁闭装置的锁 头为直凸台式, 自 X1K 型快运集装箱专用平车开始, 锁 闭装置锁头采用直凸台侧面带有凹槽的结构; 在出口 孟加拉国的集装箱专用平车上采用了锁头凸台分体式 手动旋转锁头, 其凸台上部可旋转对集装箱进行垂向 锁闭; 在 X1K 快运集装箱专用平车上曾试装了部分全 自动旋转锁闭装置, 由于受当时集装箱装卸设备的限 制, 这种锁闭装置最终全部被凸台侧面设有凹槽结构 的锁闭装置替换。此种结构的锁闭装置通过与角件座 孔上圆弧面的配合起到防止集装箱倾覆的功能, 现在 普遍运用在我国 120 km/ h 集装箱车辆上。在多年的 应用中, 装用这种锁闭装置的车辆没有发生过集装箱 倾覆事故。