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公鐵兩用車,公鐵兩用牽引車生產(chǎn)廠家——青島凱博軌道裝備有限公司

公鐵兩用運(yùn)輸車走行部的主要技術(shù)參數(shù)、結(jié)構(gòu)和仿真計(jì)算

時(shí)間:2022-06-23 10:17:52來(lái)源:中車四方車輛有限公司作者:李梁京,趙磊,孫珉瀏覽次數(shù):132

文章摘要: 公鐵兩用車是一種公路、鐵路兩用的特種車輛,可在公路硬化路面及鐵路上運(yùn)行,適用于公路90km/h、鐵路120km/h運(yùn)行速度下的快速貨物運(yùn)輸。公鐵兩用車鐵路走行部的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足運(yùn)行速度

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公鐵兩用車是一種公路、鐵路兩用的特種車輛,可在公路硬化路面及鐵路上運(yùn)行,適用于公路90km/h、鐵路120km/h運(yùn)行速度下的快速貨物運(yùn)輸。公鐵兩用車鐵路走行部的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足運(yùn)行速度快、載貨量大及空重車重量變化大等要求。

1、主要技術(shù)參數(shù)

動(dòng)力走行部(圖1)應(yīng)滿足整車輕量化設(shè)計(jì)要求,采用獨(dú)立旋轉(zhuǎn)車輪結(jié)構(gòu),傳動(dòng)方式為交流電傳動(dòng)和輪轂電機(jī)傳動(dòng)。


圖1 動(dòng)力走行部

表1為公鐵兩用車動(dòng)力走行部主要技術(shù)參數(shù)。


2、主要結(jié)構(gòu)

2.1 構(gòu)架
構(gòu)架組成主要采用鈦板箱形焊接結(jié)構(gòu),材質(zhì)為TA3,主要由側(cè)梁組成、端梁、一系彈簧座、提升連桿座等組成。整個(gè)構(gòu)架左右對(duì)稱,側(cè)梁為主要承載件,其上設(shè)有一系彈簧座、提升連桿座、牽引桿安裝座和減振器座等。
鈦合金具有良好的可焊性,由于其具有較小的熱導(dǎo)性,故鈦合金只有在電弧燃燒范圍內(nèi)熔化,并具有良好的流動(dòng)性,在焊接過程中極易形成熔池,焊絲易熔化,熔滴金屬過渡到熔池中極易形成焊縫;因其具有較小的熱膨脹系數(shù),故鈦合金的可焊性很強(qiáng)。另外,鈦合金還具有良好的冷成型性,可在部分部位折彎成型,以減少焊縫數(shù)量,提高構(gòu)架剛度。

2.2 輪軸及驅(qū)動(dòng)裝置
動(dòng)力走行部為獨(dú)立旋轉(zhuǎn)車輪結(jié)構(gòu),設(shè)有曲軸、車輪、軸承等。車輪輪轂同時(shí)作為軸箱體使用,設(shè)有2個(gè)單列圓錐滾子軸承(均置于車輪內(nèi)部)。車輪和輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)子通過法蘭連接,輪轂電機(jī)定子通過花鍵固定于曲軸(圖2),曲軸通過軸箱彈簧及軸箱定位裝置與構(gòu)架連接。曲軸與構(gòu)架之間存在700N/mm 的垂向剛度,并通過導(dǎo)柱式軸箱定位裝置實(shí)現(xiàn)與構(gòu)架之間的橫向及縱向定位。在鐵路上運(yùn)行時(shí),與曲軸連接的電機(jī)定子固定,與車輪連接的電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),從而帶動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)功能。


圖2 電機(jī)安裝


2.3 提升裝置
采用平行四邊形連桿提升機(jī)構(gòu),連桿機(jī)構(gòu)上部安裝于車體,兩安裝點(diǎn)水平布置,利用平行四邊形的原理保證了整個(gè)動(dòng)力走行部的水平提升;使用長(zhǎng)轉(zhuǎn)臂結(jié)構(gòu)保證了提升裝置在提升時(shí)走行部整體有較小的水平位移,在提升高度為300mm 時(shí)水平方向位移僅為52mm,實(shí)現(xiàn)了近似垂直升降功能,節(jié)省了安裝空間,并使整車布置更趨于合理化。

3、計(jì)算

3.1 動(dòng)力學(xué)計(jì)算
采用車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析軟件SIMPACK 對(duì)動(dòng)力走行部進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)性能分析。參考標(biāo)準(zhǔn)包括GB/T 17426—1998《鐵道特種車輛和軌行機(jī)械動(dòng)力學(xué)性能評(píng)定及試驗(yàn)方法》、UIC 513—1994《鐵路車輛內(nèi)旅客振動(dòng)舒適性評(píng)價(jià)準(zhǔn)則》、UIC 518—2009《鐵路車輛的試驗(yàn)與驗(yàn)收依據(jù)動(dòng)力學(xué)性能安全性、軌道疲勞、運(yùn)行性能》等。計(jì)算結(jié)果表明:公鐵兩用車的動(dòng)力學(xué)性能滿足以上標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3.2 鈦合金構(gòu)架靜強(qiáng)度計(jì)算
由于公鐵兩用車屬于自帶動(dòng)力的鐵路運(yùn)輸車輛,不同于常規(guī)鐵路貨車和鐵路機(jī)車,因此綜合考慮了機(jī)車和貨車的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),并取其嚴(yán)苛者以驗(yàn)證本走行部的相關(guān)性能。超常載荷中垂向加速度取1.6g,橫向載荷計(jì)算參照EN 13749—2011《鐵路應(yīng)用輪對(duì)和轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架構(gòu)架結(jié)構(gòu)要求的方法》,考慮本走行部為單軸結(jié)構(gòu),不存在只有三輪與軌面接觸的可能,因此不考慮扭曲載荷的作用。由于電機(jī)直接吊掛于曲軸與車輪,因此驅(qū)動(dòng)載荷僅考慮其對(duì)曲軸和車輪的作用。計(jì)算共分4個(gè)主要工況(表2)。



為滿足輕量化要求,增加車輛的載貨量,本走行部在鐵路走行部中首次使用了鈦合金材料。目前鈦合金材料主要應(yīng)用于航空航天以及船舶領(lǐng)域,由于材料的疲勞性能與其使用工況密切相關(guān),因此難以參考鈦合金材料在航空航天及船舶領(lǐng)域的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。考慮到車輛在運(yùn)行時(shí)的載荷是循環(huán)工作負(fù)載,通用的動(dòng)載荷系數(shù)為1.3,由動(dòng)態(tài)載荷引起的應(yīng)力變化值為計(jì)算應(yīng)力結(jié)果的30%,故可取其屈服強(qiáng)度的2/3作為鈦合金材料的許用應(yīng)力,母材靜強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù)取1.5,參考鋼材經(jīng)驗(yàn)值,焊縫安全系數(shù)為母材的1.1倍,取值1.6。走行部常用材料的機(jī)械性能見表3。



經(jīng)計(jì)算,超常載荷工況下構(gòu)架最大應(yīng)力為153MPa(圖3),安全系數(shù)為3.3,遠(yuǎn)大于1.5,滿足走行部的使用要求。


圖3 超常載荷工況下構(gòu)架的Von_mises應(yīng)力云圖

4、結(jié)束

語(yǔ)公鐵兩用車鐵路走行部的設(shè)計(jì)需滿足輕量化的要求,因此本走行部構(gòu)架采用鈦合金材料,輪轂電機(jī)采用新結(jié)構(gòu),大大降低了走行部的質(zhì)量。同時(shí),動(dòng)力學(xué)計(jì)算和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果表明,所研制的動(dòng)力走行部的各項(xiàng)性能符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與整車使用要求。裝用本走行部的25t底盤公鐵兩用車的載貨量達(dá)6.5t,可滿足鐵路“白貨”的運(yùn)輸要求,結(jié)合“門對(duì)門”的運(yùn)輸方式可大大提高貨物的運(yùn)輸效率。

【本文標(biāo)題和網(wǎng)址】公鐵兩用運(yùn)輸車走行部的主要技術(shù)參數(shù)、結(jié)構(gòu)和仿真計(jì)算 http://zjifu.com/jszl/457.html

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