《铁道车辆工程》教学课件PPT
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算例 209P客车转向架轴重18.0t，转向架质量为7.0t，每台转向架在紧急制动是制动力为34kN，构架质量为1140kg，每轴箱一系悬挂弹簧系统垂向、横向和纵向刚度分别为560N/mm、1430N/mm和10000N/mm。构架由箱型侧梁和横梁及锻件和铸件组成，制造材料为Q355NH、Q345D和G20Mn5。板材为8mm、10mm、12mm、14mm、16mm、20mm厚Q355NH钢板。3 静强度计算结果及分析4 疲劳强度分析结果 位于焊缝区域最大主应力 位于母材区域最大主应力较大的节点 较大的节点 最大von_Mises应力 最大von_Mises应力位于焊缝上的节点 位于母材上的节点图 位于焊缝和母材区域主应力主应力较大节点与每个载荷工况给出较大的最大主应力比较货车承载结构强度分析货车车体TB/T 1335-1996AAR M-1001UIC 577EN 12663-2三大件转向架的摇枕和侧架TB/T 1335-1996TB/T 1959-2006AAR M-202AAR M-203货车车体强度分析TB/T 1335-1996 计计算算载载荷荷 垂向静载荷：包括自重、载重和整备质量。敞车应考虑雨、雪等因素造成的增载，载重取标记载重的1.15倍。垂向动载荷：根据静载荷和动载荷系数计算，动载荷系数取决 于悬挂系统挠度和车辆最高运行速度。侧向力：货车侧向力按垂向静载荷的7.5%取值，计算时一 般按将垂向静载荷增大10%处理。货物侧压力：根据装载货物的特性计算，加载在端墙和侧墙上。货车车体强度分析TB/T 1335-1996 计计算算载载荷荷 纵向载荷：货车第一工况拉伸载荷取1125kN，压缩载荷取 1400kN，第二工况压缩载荷取2250kN。扭转载荷：车体承受的扭转载荷为40kN m。翻车机载荷：对于总重84t的敞车，翻车机一个压头的最大垂向 压力取118kN，作用在上侧梁的任何位置，匀布 于最小200mm的长度上；侧墙立柱根部的内倾总 弯矩235kNm，均匀分摊给所有立柱。大轴重铁路货车总体技术条件对TB/T 1335-1996标准的修正 为满足开行轴重在25t以上的重载列车的需要，2012年，铁道部制订了大轴重铁路货车总体技术条件，对货车车体强度计算与试验的部分载荷进行了修正。27t轴重通用货车第一工况纵向拉伸力为1780kN，压缩力为1920kN；第二工况纵向压缩力为2500kN。30t轴重专用货车第一工况纵向拉伸力为2250kN，压缩2500kN，第二工况纵向压缩力为2800kN。对于需要由翻车机卸货的车辆，压车头的最大垂向压力取140kN，均布于最小200mm长度上；侧墙立柱根部的内倾总弯矩定为235kNm，均布于所有侧柱。载荷组合 （1）在第一工况下，应考虑纵向载荷、垂向静载荷、垂向动载荷、侧向力、货物侧压力和扭转载荷的组合。（2）在第二工况下，应考虑纵向载荷、垂向静载荷、货物侧压力的组合。车体强度与刚度的评估 车体刚度根据挠跨比进行评估。fz/L2=1/1571.20车体强度与刚度的评估 车体应力不得超过标准规定的许用应力。许用应力为材料屈服强度与安全系数的比值。第一工况安全系数取1.60，第二工况和翻车机工况安全系数取1.18。货车车体静强度分析AAR M-1001 AAR M-1001对货车车体强度计算的相关内容给出了规定。计算载荷 自重与装自重与装载载载载荷荷：标准给出了典型车辆的装载载荷作用形式。侧侧向力向力：根据Rankine公式计算，按梯度载荷的形式施加在侧墙上。纵纵向向载载荷荷：车辆承受的纵向牵引和缓冲载荷的大小为350 000lb(1557kN)。此外，车体还应该能够承受大小为1 000 000lb（4450kN)，作用在车体两端的车端压缩载荷。常规车辆的单端冲击载荷为1 250 000lb(5560kN)。单元重载列车的纵向牵引和缓冲载荷取500 000lb(2225kN)货车车体静强度分析AAR M-1001 车钩载车钩载荷荷：AAR规定了两种车钩载荷作用形式。对于一辆超载25%的货车，应能够通过在车钩靠近冲击座端面处施加载荷，实现单端带转向架起吊。此外，车体还应当承受作用在车钩连接面处，方向分别为向上和向下，大小为50000lb(222.5kN)的垂向载荷。顶车载顶车载荷荷：任何顶车位置均应承受大小为重车垂向总载荷40%的载荷作用。叉叉车车轮载车车轮载荷荷：叉车作业时，车轮载荷为25000lb(111.25kN)。此外，标准还考虑了车顶载车顶载荷荷、冲冲击载击载荷引起的垂向增荷引起的垂向增载载、端端墙墙载载荷荷等载荷。计算工况组合与强度评定 (1)自重、载重与牵引和缓冲载荷单独或组合作用时，载荷系数为1.8，结构最大应力不得超过材料屈服强度与强度极限的80%的较小值，或临界屈曲应力。考虑侧向力时，其载荷系数为1.5。(2)自重、载重与车端压缩载荷、叉车车轮载荷、车钩载荷、顶车载荷、车顶载荷组合作用时，载荷系数为1.0，结构最大应力不得超过材料屈服强度与强度极限的80%的较小值，或临界屈曲应力。考虑侧向力时，其载荷系数为1.0。(3)自重、载重与冲击载荷及其引起的垂向增载组合作用时，载荷系数为1.0，结构最大应力不得超过材料强度极限。考虑侧向力时，其载荷系数为1.0。TB/T 1335-1996与AAR M-1001的对比 垂向载荷垂向载荷 参照TB/T 1335进行计算时，第一工况垂向总载荷（装载载荷、垂向动载荷、侧向力）约为静载荷的1.4倍。AAR M-1001的垂向载荷系数为1.8。纵向载荷纵向载荷 对于30t轴重专用货车，在考虑载荷系数后，AAR规定的牵引和缓冲载荷分别是TB规定的第一工况拉伸、压缩载荷的1.78和1.12倍；车端压缩载荷是TB规定的第二工况纵向载荷的1.59倍。扭转载荷扭转载荷 在静强度工况下，AAR不考虑扭转载荷。TB/T 1335-1996与AAR M-1001的对比 许用应力许用应力 对于屈服强度相同的材料，AAR标准规定的许用应力约为TB规定的第一工况许用应力的1.60倍，是第二工况许用应力的1.18倍。TB/T 1335-1996与AAR M-1001的对比 纵向载荷纵向载荷是引起货车车体静强度失效的主要载荷，而扭转载荷扭转载荷能够引起较强的应力集中效应。将AAR规定的牵引、缓冲载荷与TB第一工况纵向载荷比较，AAR标准在单位牵引载荷下的许用应力约为TB标准相应数值的0.90倍，单位缓冲载荷下的许用应力约为TB标准相应数值的1.43倍。单位AAR车端压缩载荷的许用应力为单位TB第二工况压缩载荷的许用应力的0.74倍。安装侧缓冲器的货车车体强度分析UIC 577 计算载荷计算载荷 纵纵向向载载荷荷：车体从板座后挡 a应能够承受大小为1 500kN的拉伸载荷；前挡b应能够承受大小为1 000kN的拉伸载荷；侧缓冲器安装面中心线上的压缩载荷为 1000kN；侧缓冲器安装面中心线下50mm处的压缩载荷为750kN。作用于对角位置的缓冲器安装面，大小为400kN的压缩载荷。垂向垂向载载荷荷：在承受标记载重1.3倍的垂向载荷时，车体不得出现残余变形。顶车载顶车载荷荷：分别考虑三点和四点顶车工况。安装侧缓冲器的货车车体强度分析UIC 577 载荷组合：载荷组合：应考虑各纵向载荷工况与垂向静载荷的叠加。结构静强度评估方法结构静强度评估方法：结构许用应力按ERRI B12/RP60的规定取值。
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