膨脹水箱吊座應(yīng)急補(bǔ)強(qiáng)方案設(shè)計(jì)與運(yùn)用

1、膨脹水箱吊座應(yīng)急補(bǔ)強(qiáng)方案設(shè)計(jì)與運(yùn)用 作者：常文明 袁輝 王偉華來源：沿海企業(yè)與科技2011年第04期摘要對(duì)于未出現(xiàn)裂紋的發(fā)電車車內(nèi)膨脹水箱吊座的補(bǔ)強(qiáng)，文章提出一種可在車輛段快速實(shí)施的螺栓連接結(jié)構(gòu)的應(yīng)急補(bǔ)強(qiáng)方案；補(bǔ)強(qiáng)后的發(fā)電車，可以滿足營運(yùn)到下一個(gè)廠修期，并在廠修期內(nèi)再做進(jìn)一步的廠修補(bǔ)強(qiáng)。此應(yīng)急補(bǔ)強(qiáng)方案施工時(shí)間短，無需動(dòng)火，易施工，施工勞動(dòng)強(qiáng)度低，可在一天內(nèi)完成一輛車的補(bǔ)強(qiáng)工作。關(guān)鍵詞發(fā)電車；膨脹水箱；補(bǔ)強(qiáng)；吊座；裂紋作者簡介常文明，南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司工程師，研究方向：軌道車輛車體設(shè)計(jì)，山東青島，266111；袁輝，南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，山東青島，266111；王偉華，

2、南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，山東青島，266111中圖分類號(hào) U26 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7723（2011）04-0039-0004一、前言1994年至1995年期間設(shè)計(jì)制造的25G發(fā)電車在運(yùn)用12個(gè)廠修后，在廠修和運(yùn)用過程中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)多起車頂膨脹水箱吊座與彎梁連接處存在裂損。通過現(xiàn)車膨脹水箱外觀檢查，未發(fā)現(xiàn)膨脹水箱外表面受外力沖擊的跡象，故依據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)初步判斷為車輛的縱向沖擊引起的膨脹水箱吊座與彎梁連接處裂損。目前，在鐵路上仍有上百輛同類型發(fā)電車在運(yùn)行，較難評(píng)價(jià)其何時(shí)或是否出現(xiàn)裂損，為了保證安全運(yùn)行，應(yīng)對(duì)未出現(xiàn)裂損的發(fā)電車進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。而現(xiàn)實(shí)情況不允許即刻停運(yùn)所有存在隱患的

3、車輛實(shí)施補(bǔ)強(qiáng)，只能通過使用車輛段內(nèi)的備用車輛交替進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，并要求每輛車的補(bǔ)強(qiáng)時(shí)間不能太長，最好在一天之內(nèi)完成，否則將可能影響車輛的正常使用。本文主要是針對(duì)膨脹水箱吊座還未出現(xiàn)裂紋的情況下，對(duì)膨脹水箱吊座實(shí)施的一種快速的應(yīng)急補(bǔ)強(qiáng)，以期滿足車輛進(jìn)入一個(gè)廠修期，在廠修期內(nèi)再進(jìn)行系統(tǒng)的加固補(bǔ)強(qiáng)。本應(yīng)急補(bǔ)強(qiáng)方案不適用已出現(xiàn)裂紋和斷裂的情況，出現(xiàn)裂紋和斷裂的情況另有方案處理，這里不作論述。二、發(fā)電車原膨脹水箱吊座承載結(jié)構(gòu)有限元強(qiáng)度分析為了進(jìn)一步分析發(fā)電車原膨脹水箱吊座與彎梁連接處在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的裂紋原因，同時(shí)也為結(jié)構(gòu)改進(jìn)提供設(shè)計(jì)依據(jù)，對(duì)發(fā)電車膨脹水箱吊座的原承載結(jié)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的有限元分析。本分析利用

4、ANSYS有限元分析軟件，采用殼單元（SHELL63）對(duì)吊座結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模并劃分網(wǎng)格；根據(jù)TB/T1335-1996鐵道車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)及試驗(yàn)鑒定規(guī)范，采用縱向、橫向、垂向載荷對(duì)吊座結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元強(qiáng)度計(jì)算，按此3種載荷的合力計(jì)算出的應(yīng)力不得大于材料的屈服極限來評(píng)價(jià)；彎梁所用材料的屈服極限為295Mpa,膨脹水箱吊座所用材料的屈服極限為235Mpa。膨脹水箱總重1013kg。圖1為有限元分析模型，圖2為原膨脹水箱吊座承載結(jié)構(gòu)。（一）原承載結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果模型中最大計(jì)算應(yīng)力為223.2Mpa，發(fā)生部位吊座筋板與彎梁連接處(見圖3)，小于屈服極限235Mpa。原承載結(jié)構(gòu)在車寬方向（橫向）應(yīng)力分量為143.3Mpa，發(fā)生部位在吊座筋板與彎梁連接處(見圖4)，小于屈服極限為235Mpa。原承載結(jié)構(gòu)在垂直方向（垂向）應(yīng)力分量為158.6Mpa，發(fā)生部位在彎梁上(見圖5)，小于屈服極限為295Mpa。原承載結(jié)構(gòu)在車長方向（縱向）應(yīng)力分量為233.1Mpa，發(fā)生部位在吊座筋板與彎梁連接處(見圖6)，小于屈服極限為235Mpa。（二）結(jié)論通過計(jì)算分析：原結(jié)構(gòu)在最惡劣載荷工況下，膨脹水箱吊座和彎梁的最大應(yīng)力小于材料的屈服極限，滿足強(qiáng)度規(guī)范，但最大應(yīng)力已經(jīng)接近屈服極限，強(qiáng)度余量較?。慌蛎浰涞踝c彎梁連接處最大計(jì)算應(yīng)力主要由縱向載荷和橫向載荷引起，縱向載荷占主導(dǎo)。另外，針對(duì)出現(xiàn)裂紋的車輛，通過現(xiàn)場(chǎng)查看，膨脹水