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為了滿足鐵路干線客運(yùn)要求，研制了200 km/h六軸大功率客運(yùn)交流傳動(dòng)電力機(jī)車，它是在某型機(jī)車項(xiàng)目構(gòu)建的六軸大功率交流傳動(dòng)電力機(jī)車設(shè)計(jì)平臺(tái)的基礎(chǔ)上研發(fā)的。排障器是200 km/h客運(yùn)機(jī)車的重要組成部分，固定于機(jī)車牽引梁上，主要作用是排除軌道內(nèi)側(cè)的障礙物。排障器能否正常的排除障礙物，直接關(guān)系到機(jī)車運(yùn)行的安全性，因此，有必要對排障器結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度分析。
200 km/h客運(yùn)機(jī)車排障器主要包括：排障器、感應(yīng)線圈支座、小排障器組裝。它由不同厚度的鋼板焊接而成，整體的曲線形狀與車頭相吻合，這樣的結(jié)構(gòu)可以使機(jī)車在高速運(yùn)行時(shí)，減少空氣阻力。200km/h客運(yùn)機(jī)車排障器所用的主要材料為低溫容器板16MnDR和Q345B。根據(jù)UIC 566-2006《客車車體及其部件的載荷腳的規(guī)定》，車體母材區(qū)域的許用應(yīng)力為材料的屈服強(qiáng)度，焊縫區(qū)域的許用應(yīng)力，材料在靜載荷作用下的許用應(yīng)力值如表所示。根據(jù)TB/T2541-201以機(jī)車車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)規(guī)范的要求，車體排障器中央底部須能承受140 kN靜壓力而不發(fā)生永久性變形。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)BS EN 12663-200以鐵路設(shè)施。鐵路機(jī)車車身的結(jié)構(gòu)要求腳的規(guī)定，車體在所有靜載荷工況的載荷作用下，車體的應(yīng)力均要求達(dá)到1.15的安全系數(shù)。
由于本研究中載荷主要施加在排障器上，此時(shí)小排障器組裝對排障器結(jié)構(gòu)影響很小，因此，在排障器有限元模型中忽略了小排障器組裝。本研究主要是對排障器進(jìn)行強(qiáng)度分析，暫時(shí)不考慮安裝螺栓的強(qiáng)度，安裝螺栓對排障器的影響通過約束來表達(dá)。排障器是由不同厚度的鋼板焊接而成，主要采用She1163單元，通過設(shè)置不同的實(shí)常數(shù)來模擬不同厚度的鋼板，與排障器相接觸的牽引梁上的板采用單元Solid45來模擬。改進(jìn)前排障器有限元模型如圖所示，此排障器有限元模型總單元數(shù)為30593，總節(jié)點(diǎn)數(shù)為33153。根據(jù)實(shí)際情況，對排障器有限元模型施加約束和載荷：約束牽引梁上的板的上平而，在排障器的上翼板和牽引梁上的板建立接觸對，在排障器的上翼板螺栓孔位置的節(jié)點(diǎn)和牽引梁上的板螺栓孔位置的節(jié)點(diǎn)建立剛性禍合關(guān)系來模擬安裝螺栓的作用，約束與安裝座相連的螺栓孔位置，把140 kN作用在排障器中央底部。
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