《鐵道車輛工程》教學(xué)課件PPT
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算例 209P客車轉(zhuǎn)向架軸重18.0t，轉(zhuǎn)向架質(zhì)量為7.0t，每臺轉(zhuǎn)向架在緊急制動是制動力為34kN，構(gòu)架質(zhì)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(gòu)架由箱型側(cè)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(jié)果及分析4 疲勞強度分析結(jié)果 位于焊縫區(qū)域最大主應(yīng)力 位于母材區(qū)域最大主應(yīng)力較大的節(jié)點 較大的節(jié)點 最大von_Mises應(yīng)力 最大von_Mises應(yīng)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(yīng)力主應(yīng)力較大節(jié)點與每個載荷工況給出較大的最大主應(yīng)力比較貨車承載結(jié)構(gòu)強度分析貨車車體TB/T 1335-1996AAR M-1001UIC 577EN 12663-2三大件轉(zhuǎn)向架的搖枕和側(cè)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(zhì)量。敞車應(yīng)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(cè)向力：貨車側(cè)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(cè)壓力：根據(jù)裝載貨物的特性計算，加載在端墻和側(cè)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(zhuǎn)載荷：車體承受的扭轉(zhuǎn)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(cè)梁的任何位置，勻布 于最小200mm的長度上；側(cè)墻立柱根部的內(nèi)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(shù)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(shù)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(cè)墻立柱根部的內(nèi)傾總彎矩定為235kNm，均布于所有側(cè)柱。載荷組合 （1）在第一工況下，應(yīng)考慮縱向載荷、垂向靜載荷、垂向動載荷、側(cè)向力、貨物側(cè)壓力和扭轉(zhuǎn)載荷的組合。（2）在第二工況下，應(yīng)考慮縱向載荷、垂向靜載荷、貨物側(cè)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(yīng)力不得超過標準規(guī)定的許用應(yīng)力。許用應(yīng)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(guān)內(nèi)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(cè)側(cè)向力向力：根據(jù)Rankine公式計算，按梯度載荷的形式施加在側(cè)墻上?？v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(yīng)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(yīng)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(zhuǎn)向架起吊。此外，車體還應(yīng)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(yīng)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(jié)構(gòu)最大應(yīng)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(yīng)力。考慮側(cè)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(jié)構(gòu)最大應(yīng)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(yīng)力。考慮側(cè)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(jié)構(gòu)最大應(yīng)力不得超過材料強度極限?？紤]側(cè)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(cè)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?？v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(zhuǎn)載荷扭轉(zhuǎn)載荷 在靜強度工況下，AAR不考慮扭轉(zhuǎn)載荷。TB/T 1335-1996與AAR M-1001的對比 許用應(yīng)力許用應(yīng)力 對于屈服強度相同的材料，AAR標準規(guī)定的許用應(yīng)力約為TB規(guī)定的第一工況許用應(yīng)力的1.60倍，是第二工況許用應(yīng)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(zhuǎn)載荷扭轉(zhuǎn)載荷能夠引起較強的應(yīng)力集中效應(yīng)。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(yīng)力約為TB標準相應(yīng)數(shù)值的0.90倍，單位緩沖載荷下的許用應(yīng)力約為TB標準相應(yīng)數(shù)值的1.43倍。單位AAR車端壓縮載荷的許用應(yīng)力為單位TB第二工況壓縮載荷的許用應(yīng)力的0.74倍。安裝側(cè)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(yīng)能夠承受大小為1 500kN的拉伸載荷；前擋b應(yīng)能夠承受大小為1 000kN的拉伸載荷；側(cè)緩沖器安裝面中心線上的壓縮載荷為 1000kN；側(cè)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(cè)緩沖器的貨車車體強度分析UIC 577 載荷組合：載荷組合：應(yīng)考慮各縱向載荷工況與垂向靜載荷的疊加。結(jié)構(gòu)靜強度評估方法結(jié)構(gòu)靜強度評估方法：結(jié)構(gòu)許用應(yīng)力按ERRI B12/RP60的規(guī)定取值。
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