重载电力机车车体的设计与强度计算.pdf第26卷第5期计算机仿真2009年5月文章编号：1006-9348(2009)05-0282-04重载电力机车车体的设计与强度计算章国泉1,王生武2,王松3,项文路3(1.大连交通大学交通运输工程学院，辽宁大连116028;2.大连交通大学土木与安全工程学院，辽宁大连116028;3.大连机车车辆有限公司，辽宁大连116022)摘要:针对自主设计研发的总功率为9600kW的6轴新型重载电力机车的突出问题，要解决在纵向牵引制动载荷增加的条件下，车体挠度明显增大、工作应力大大增加，同时又要合理减重。为此，利用ANSY冇限元软件，针对新型重载电力机车的特点，首先借鉴国内外车体结构技术标准和重载机车的实际运行状态研宄确定Y机车的载荷工况，并对车体结构的强度和刚度进行了有限元分析;根据各种工况下应力的分布特点，并基于抗疲劳破坏的观点，分析了车体结构所存在的问题，并提出了相应的改进方案。比较分析的结果表明，改进方案既保证了车体的刚度与强度，又收到了比较明显的减重效果，是一种比较合理的改进结构。关键词:电力机车;重载;车体;结构分析;有限元中图分类号:U260.2文献标识码:BDesignandStrengthCaIculationforHeavyHaulElectricLocomotiveCarbodyZHANGGuo•quan,WANGSheng-wu,WANGSong,XIANGWen-lu(1.SchoolofTrafficEngineering,DalianJiaotongUniversity,DalianLiaoning116028,China;2.SchoolofCivilandSafetyEngineering,DalianJiaotongUniversity,DalianLiaoning116028,China;3.DalianLocomotiveandRollingStockLtd,DalianLiaoning116022,China)ABSTRACT:Oneoftheoutstandingproblemsforthenew6axisheavyhaulelectriclocomotivewithtotalpowerof9600kW,designedanddevelopedbyourcountryindependently,istosolvetheproblemoftheincreaseindeflectionandstressofcarbodyundertheconditionsthatthebrakingloadoflongitudinaltractionhasincreasedsignificantly,whiletheweightreductionshouldbereasonable.Therefore,accordingtothecharacteristicsofnewheavyhaulelectriclocomotive,thestrengthandstiffnessofcarbodystructureareanalyzedbyFEcasesdeterminedbyboththetechnicalstandardsathomeandtheabroadandsoftwareofANSYSbasedontheloadtheactualrunningstatusoftheheavy1haullocomotive.Theexistingproblemsareanalyzedandtheimprovedschemeisputforwardaccordingtothedistributionfeaturesofstressesindifferentloadcasesandonthebasisoftheviewpointoffatiguefailure.Theimprovedstructureisreasonablebecausenotonlythestiffnessandstrengthofcarbodycanbeensured,reductionissignificant.butalsotheeffectofweightKEYW0RDS:Electriclocomotive;Heavyhaul;Carbody;Structureanalysis;Finiteelement1引言项不可缺少的重要研宄内容。宁如斌验证了结构设计的合理性。王松[3]等对HXD2型重载[4]为了快速提高铁路的运输能力，近年来我国大力发展高速重载铁路，目前，国内已经进入积极研发人功率重载交流传动电力机车阶段，己经取得了一定的突破，成功研制了许多的货运电力机车[1-6]。货运电力机车的总体结构进行了详细的论述，并且通过试验[1]、王明岩分别对120km/h和HXD3型重载交流传动货运电力机车进行了强[5]度和刚度计算。金希红等针对SS4改型机车车体的纵向在新型或大功率机车的设计研发过程中，利用计算机的载荷提高情况，对车体结构进行了改进和强度校核。有的学[2][6]在结构强度分析的基础上，还对车体的疲劳强度进行虚拟仿真，对机车车体结构的合理性和强度等进行评价是一者了分析。收稿日期:2008-04-07修回日期:2008-05-05本文的研究对象为总功率9600kW的6轴重载交流传动，该机车是我国目前自主设计、开发研电力机车的车体结构2-282-2制的单轴功率最大的电力机车。与以往的电力机车相比，设计的纵向压缩力从原来的2000kN增加到3000kN,这是它的阵Jp}为单元的节点力列向量。(e)集合所有单元的刚度方程，利用最小势能原理建立结构[K]{U}={P}(5)显著特点之一。这也必将导致在压缩工况时车体结构的挠度和应力水平的增加。因此，需要进一步提高车体结构整体的...