CRH2动车组车轴的CAD/CAE分析
2017-07-09王康
引言:我国的CRH2型动车组是对日本新干线动车组E2-1000引进-消化-吸收-再创新的产品。本文以solidworks2010为工具,对CRH2型动车组拖车车轴进行CAD/CAE建模并进行仿真分析,然后按照相关标准,校核其刚度及强度。
一:CRH2拖车车轴CAD建模与 CAE分析
1.1 CRH2动车组车轴基本参数
CRH2 型动车组非动力车轴按JIS-E 4501和JIS-E 4502标准进行设计和制造,为了提高车轴的疲劳可靠性,采用高频淬火热处理和滚压强化工艺。为了在保证强度的同时减轻质量,轮对的车轴采用空心车轴,孔径60mm,轴颈直径130mm。其他参数为:m1=12400kg, h1=1055mmm,b=1000mm,s=747mm,R=430mmm,y1=393mm,y2=1093mm.
1.2 CRH2拖车车轴CAD建模过程
拉伸凸台(车轴毛坯)-拉伸切除(防尘板座、轮座、制动盘座、轴身)-镜像特征-拉伸切除(镗铣空心轴)—倒角圆角特征.
1.3CRH2拖车车轴的计算载荷及工况
依据JIS E 4501 铁道车辆车轴强度设计方法和JIS E 4501 铁道车辆车轴品质要求,对动车组非动力轴进行疲劳强度计算,计算中考虑了车体振动引起的垂向和横向加速度对弯曲应力的影响。CRH2动车组拖车车轴受载情况如图1.3示:
图1.3车轴设计载荷图
轮座部位车轴的弯曲应力按照以下各式计算:
对车轴进行以上受力分析,求得车轴轴颈两端所受载荷分别为:
F1=73.6kN, F2=48kN.
则CRH2动车组拖车车轴载荷计算结果如表1.3.1示。
1.4车轴CAE分析
1.4.1CRH2動车组拖车车轴刚性约束下强度计算分析
(1)前处理:
定类型:在simulation中新建“车轴刚性约束强度分析静态算例”;
画模型
设属性:设置材料为“合金钢”;
分网格:单元总数9591,节点数15971
(2)求解:
添约束:在车轴轮座下表面添加“固定几何体”约束;
加载荷:在车轴轴颈一端添加垂直向下的载荷73.6kN,另一端添加垂直向下的载荷48kN;
求结果:车轴应力,合位移变化
探测出车轮上不同节点的应力与位移.
(3) 强度评价
在我国,动车组实际运行线路既有改造线路又有高速线路,在速度选择时分别要考虑160km/h和200km/h.在该文档中,只取200km/h进行分析计算。按照日本JIS E 4501 铁道车辆车轴强度设计方法,根据CRH2动车组拖车车轴疲劳强度计算参数,计算载荷值及应力.CRH2动车组拖车车轴材料为S38C,采用高频淬火热处理和滚压工艺,根据JIS E 4502取车轴的疲劳许用应力为147MPa .
1.4.2 CRH2动车组拖车车轴弹性约束下强度计算分析
(1)前处理:
定类型:在simulation中新建“车轴弹性约束强度分析静态算例”;
画模型
设属性:设置材料为“合金钢”;
分网格:单元总数9591,节点数15971
(2)求解:
添约束:在车轴轮座下表面添加高级夹具中的“弹性支撑”约束;
加载荷:在车轴轴颈一端添加垂直向下的载荷73.6kN,另一端添加垂直向下的载荷48kN;
求结果:车轴应力,合位移变化
探测出车轮上不同节点的应力与位移.
参考文献:
[1]王会英. 高速列车车轴材料超声挤压强化技术研究[D].北京交通大学,2015.
[2]李广君. 动车组轴箱弹簧接触疲劳研究[D].北京交通大学,2014.
作者简介:王康(1993.08);性别:男,籍贯:安徽省铜陵人,学历:本科,在读于兰州交通大学