单位文秘网 2021-07-04 01:00:46 点击: 次
摘 要:螺栓连接作为机械联接方式中最常用的一种,在轨道交通行业中得到了广泛应用,而螺栓选型是否正确,螺栓强度是否满足使用要求直接影响到螺栓联接的安全性,甚至影响到铁路产品的安全可靠性。本文运用结构力学对高速列车车下吊挂设备用螺栓进行静强度计算,在此基础上基于德国《VDI2230-2003螺栓强度校核标准》对螺栓进行强度评估,为螺栓选型提供理论验证。
关健词:螺栓连接;受力分析;强度校核
1.概述
高速列车车下设备主要包括牵引变流器、牵引变压器、水箱、空调机组、牵引电机冷却风机等,大多通过高强度螺栓吊挂在车体横梁上。螺栓作为设备安装的重要零件,对行车的安全性和可靠性具有重大影响。高强度螺栓具有安装简单、联接可靠性好、受力性能高、耐疲劳、可拆换等优点,运用范围日益广泛[1-2]。
為满足高速列车关键设备的吊挂安全,为设备安装方式的改进提供依据,需对联接零部件进行细致的强度分析。目前,国内外对螺栓强度的分析主要是理论计算和有限元研究两方面,理论计算一般基于《机械设计手册》进行评估,也有部分基于VDI 2230《高强度螺栓连接的系统计算-单个圆柱螺栓连接》[3]进行校核。VDI 2230已经用于实践20多年,受到广泛参考及认可,在德国及欧洲大部分地区作为螺栓联接计算的标准。
本文以某高速列车车下吊挂风机的联接螺栓为研究对象,充分考虑运行中最不利条件下的情况,计算螺栓所受轴向力和预紧力,结合《VDI标准》对螺栓的拉伸强度进行评估,从而为设备螺栓联接强度分析及设计提供理论依据。
2.吊挂螺栓受力计算
高速列车牵引电机冷却风机通过螺栓安装在风机安装梁上,安装梁通过4个M20的螺栓与车体连接(风机安装图见图1)。当冷却风机受到垂向、纵向、横向的冲击时,针对每个连接螺栓的受力情况的变化,对螺栓的强度进行校核。
螺栓的受力计算是在受冲击状态下进行的。根据IEC61373:2010标准,垂向受3g加速度的冲击;纵向(车辆运行方向)受5g加速度冲击;横向(车辆横向)受3g加速度冲击。根据冷却风机的安装结构及受力状态,冷却风机吊挂螺栓的布置和受力简图如图2所示。现计算在三种不同工况下各螺栓的载荷。
4.结论
综上所述,在IEC61373:2010规定的冲击状态下,依据VDI 2230《高强度螺栓连接的系统计算-单个圆柱螺栓连接》对高速列车车下牵引电机冷却风机M20的安装螺栓强度进行校核计算,满足设备安装安全性要求。
参考文献:
[1]张永杰,孙秦.带预紧力受剪螺栓连接刚度分析[J].强度与环境,2007,(4).
[2]谭云,晋军辉.基于欧洲标准的抗侧滚装置安装螺栓强度校核方法研究[J].技术与市场,2016,(4).
[3]VDI 2230,《高强度螺栓连接的系统计算-单个圆柱螺栓连接》[S].2003.
作者简介:刘峰(1990-),男,山东青岛人,中车青岛四方机车车辆股份有限公司助理工程师,研究生,研究方向:动力工程。
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