《鐵道車輛工程》教學課件PPT
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算例 209P客車轉向架軸重18.0t，轉向架質量為7.0t，每臺轉向架在緊急制動是制動力為34kN，構架質量為1140kg，每軸箱一系懸掛彈簧系統(tǒng)垂向、橫向和縱向剛度分別為560N/mm、1430N/mm和10000N/mm。構架由箱型側梁和橫梁及鍛件和鑄件組成，制造材料為Q355NH、Q345D和G20Mn5。板材為8mm、10mm、12mm、14mm、16mm、20mm厚Q355NH鋼板。3 靜強度計算結果及分析4 疲勞強度分析結果 位于焊縫區(qū)域最大主應力 位于母材區(qū)域最大主應力較大的節(jié)點 較大的節(jié)點 最大von_Mises應力 最大von_Mises應力位于焊縫上的節(jié)點 位于母材上的節(jié)點圖 位于焊縫和母材區(qū)域主應力主應力較大節(jié)點與每個載荷工況給出較大的最大主應力比較貨車承載結構強度分析貨車車體TB/T 1335-1996AAR M-1001UIC 577EN 12663-2三大件轉向架的搖枕和側架TB/T 1335-1996TB/T 1959-2006AAR M-202AAR M-203貨車車體強度分析TB/T 1335-1996 計計算算載載荷荷 垂向靜載荷：包括自重、載重和整備質量。敞車應考慮雨、雪等因素造成的增載，載重取標記載重的1.15倍。垂向動載荷：根據(jù)靜載荷和動載荷系數(shù)計算，動載荷系數(shù)取決 于懸掛系統(tǒng)撓度和車輛最高運行速度。側向力：貨車側向力按垂向靜載荷的7.5%取值，計算時一 般按將垂向靜載荷增大10%處理。貨物側壓力：根據(jù)裝載貨物的特性計算，加載在端墻和側墻上。貨車車體強度分析TB/T 1335-1996 計計算算載載荷荷 縱向載荷：貨車第一工況拉伸載荷取1125kN，壓縮載荷取 1400kN，第二工況壓縮載荷取2250kN。扭轉載荷：車體承受的扭轉載荷為40kN m。翻車機載荷：對于總重84t的敞車，翻車機一個壓頭的最大垂向 壓力取118kN，作用在上側梁的任何位置，勻布 于最小200mm的長度上；側墻立柱根部的內傾總 彎矩235kNm，均勻分攤給所有立柱。大軸重鐵路貨車總體技術條件對TB/T 1335-1996標準的修正 為滿足開行軸重在25t以上的重載列車的需要，2012年，鐵道部制訂了大軸重鐵路貨車總體技術條件，對貨車車體強度計算與試驗的部分載荷進行了修正。27t軸重通用貨車第一工況縱向拉伸力為1780kN，壓縮力為1920kN；第二工況縱向壓縮力為2500kN。30t軸重專用貨車第一工況縱向拉伸力為2250kN，壓縮2500kN，第二工況縱向壓縮力為2800kN。對于需要由翻車機卸貨的車輛，壓車頭的最大垂向壓力取140kN，均布于最小200mm長度上；側墻立柱根部的內傾總彎矩定為235kNm，均布于所有側柱。載荷組合 （1）在第一工況下，應考慮縱向載荷、垂向靜載荷、垂向動載荷、側向力、貨物側壓力和扭轉載荷的組合。（2）在第二工況下，應考慮縱向載荷、垂向靜載荷、貨物側壓力的組合。車體強度與剛度的評估 車體剛度根據(jù)撓跨比進行評估。fz/L2=1/1571.20車體強度與剛度的評估 車體應力不得超過標準規(guī)定的許用應力。許用應力為材料屈服強度與安全系數(shù)的比值。第一工況安全系數(shù)取1.60，第二工況和翻車機工況安全系數(shù)取1.18。貨車車體靜強度分析AAR M-1001 AAR M-1001對貨車車體強度計算的相關內容給出了規(guī)定。計算載荷 自重與裝自重與裝載載載載荷荷：標準給出了典型車輛的裝載載荷作用形式。側側向力向力：根據(jù)Rankine公式計算，按梯度載荷的形式施加在側墻上。縱縱向向載載荷荷：車輛承受的縱向牽引和緩沖載荷的大小為350 000lb(1557kN)。此外，車體還應該能夠承受大小為1 000 000lb（4450kN)，作用在車體兩端的車端壓縮載荷。常規(guī)車輛的單端沖擊載荷為1 250 000lb(5560kN)。單元重載列車的縱向牽引和緩沖載荷取500 000lb(2225kN)貨車車體靜強度分析AAR M-1001 車鉤載車鉤載荷荷：AAR規(guī)定了兩種車鉤載荷作用形式。對于一輛超載25%的貨車，應能夠通過在車鉤靠近沖擊座端面處施加載荷，實現(xiàn)單端帶轉向架起吊。此外，車體還應當承受作用在車鉤連接面處，方向分別為向上和向下，大小為50000lb(222.5kN)的垂向載荷。頂車載頂車載荷荷：任何頂車位置均應承受大小為重車垂向總載荷40%的載荷作用。叉叉車車輪載車車輪載荷荷：叉車作業(yè)時，車輪載荷為25000lb(111.25kN)。此外，標準還考慮了車頂載車頂載荷荷、沖沖擊載擊載荷引起的垂向增荷引起的垂向增載載、端端墻墻載載荷荷等載荷。計算工況組合與強度評定 (1)自重、載重與牽引和緩沖載荷單獨或組合作用時，載荷系數(shù)為1.8，結構最大應力不得超過材料屈服強度與強度極限的80%的較小值，或臨界屈曲應力?？紤]側向力時，其載荷系數(shù)為1.5。(2)自重、載重與車端壓縮載荷、叉車車輪載荷、車鉤載荷、頂車載荷、車頂載荷組合作用時，載荷系數(shù)為1.0，結構最大應力不得超過材料屈服強度與強度極限的80%的較小值，或臨界屈曲應力。考慮側向力時，其載荷系數(shù)為1.0。(3)自重、載重與沖擊載荷及其引起的垂向增載組合作用時，載荷系數(shù)為1.0，結構最大應力不得超過材料強度極限?？紤]側向力時，其載荷系數(shù)為1.0。TB/T 1335-1996與AAR M-1001的對比 垂向載荷垂向載荷 參照TB/T 1335進行計算時，第一工況垂向總載荷（裝載載荷、垂向動載荷、側向力）約為靜載荷的1.4倍。AAR M-1001的垂向載荷系數(shù)為1.8。縱向載荷縱向載荷 對于30t軸重專用貨車，在考慮載荷系數(shù)后，AAR規(guī)定的牽引和緩沖載荷分別是TB規(guī)定的第一工況拉伸、壓縮載荷的1.78和1.12倍；車端壓縮載荷是TB規(guī)定的第二工況縱向載荷的1.59倍。扭轉載荷扭轉載荷 在靜強度工況下，AAR不考慮扭轉載荷。TB/T 1335-1996與AAR M-1001的對比 許用應力許用應力 對于屈服強度相同的材料，AAR標準規(guī)定的許用應力約為TB規(guī)定的第一工況許用應力的1.60倍，是第二工況許用應力的1.18倍。TB/T 1335-1996與AAR M-1001的對比 縱向載荷縱向載荷是引起貨車車體靜強度失效的主要載荷，而扭轉載荷扭轉載荷能夠引起較強的應力集中效應。將AAR規(guī)定的牽引、緩沖載荷與TB第一工況縱向載荷比較，AAR標準在單位牽引載荷下的許用應力約為TB標準相應數(shù)值的0.90倍，單位緩沖載荷下的許用應力約為TB標準相應數(shù)值的1.43倍。單位AAR車端壓縮載荷的許用應力為單位TB第二工況壓縮載荷的許用應力的0.74倍。安裝側緩沖器的貨車車體強度分析UIC 577 計算載荷計算載荷 縱縱向向載載荷荷：車體從板座后擋 a應能夠承受大小為1 500kN的拉伸載荷；前擋b應能夠承受大小為1 000kN的拉伸載荷；側緩沖器安裝面中心線上的壓縮載荷為 1000kN；側緩沖器安裝面中心線下50mm處的壓縮載荷為750kN。作用于對角位置的緩沖器安裝面，大小為400kN的壓縮載荷。垂向垂向載載荷荷：在承受標記載重1.3倍的垂向載荷時，車體不得出現(xiàn)殘余變形。頂車載頂車載荷荷：分別考慮三點和四點頂車工況。安裝側緩沖器的貨車車體強度分析UIC 577 載荷組合：載荷組合：應考慮各縱向載荷工況與垂向靜載荷的疊加。結構靜強度評估方法結構靜強度評估方法：結構許用應力按ERRI B12/RP60的規(guī)定取值。
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