冷弯C型钢在25型车中的应用

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2023年02月03日 02:17

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王智群+李志申+贾志言

[摘 要]鉴于25型车车顶码吊繁多,车间操作容易出现错误,现采用冷弯C型钢统一布置在车顶上,来代替吊码。针对冷弯C型钢焊接在车顶进行有限元分析,验证C型钢在车顶中的可行性。

[关键词]车顶 冷弯C型钢 有限元分析

中图分类号:TH735 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)19-0049-01

1 前言

25型客车车顶作为车内设备件的载体,其上需要大量的吊座、槽座、连接码、载丝等用于安装内饰车顶板、给水送风设备,电气设备等,由于这些码、吊、座、载丝型式各不相同,给车体结构的生产制造以及模块化设计增加了很大的难度。根据国际国内25型车市场需求,为满足公司精品25型车生产线车体技术研制的需要,采用冷弯C型钢取代车顶附件,采用过渡连接件-滑块连接车体结构和组装设备件,在满足结构功能前提下,减少车体结构的制造工序,提高车体结构制造精度和制造质量,减少组装工序的返工和配装,提高组装工序的装配精度和生产效率,提高公司25型车生产能力和产品质量,以满足铁路客车新造市场的需求。

2 冷弯C型钢结构及应用

2.1 C型钢断面尺寸

理论分析冷弯C型钢的惯性矩等力学性能指标和断面参数的关系,根据25型车负载大小确定冷弯C型钢的断面型式,完成冷弯C型钢的设计且根据C型钢的自重以及所需要的吊重,最终确定C型钢的断面尺寸,C型钢材质为冷轧耐候钢板2.5-Q310NQL2。断面如图1:

2.2 C型钢安装

确定C型钢安装方式及安装位置。C型钢的安装是通过与车顶纵梁采用段焊方式連接。连接方式见图2。

C型钢的安装位置,需要根据环控系统的风道位置及车电系统设备来确定。最终确定安装距离,C型钢的纵向中心到车顶中心的距离为730mm,且车顶两侧是对称结构。具体见图3

3 C型钢有限元分析

3.1 计算模型

车顶滑槽采用Hypermesh软件进行有限元建模,其结构主要采用SHELL181为主的壳单元,对段焊部分用刚性元进行模拟,滑块主要起到承担负载和链接滑槽的作用,因此在计算中负载质量(30kg)由质量单元进行模拟,起连接作用的滑块由刚性元替代。具体有限元离散图见图4所示。

3.2 计算结构分析

针对板厚为2.5mm的C型槽(滑槽)进行有限元计算,得出不同工况对应的静强度结果如表1所示。

由表3可以看出,C型槽在各个载荷工况作用下其最大应力值均小于材料的许用应力194Mpa,故均满足强度要求。

3.3焊缝应力结果分析

焊接质量在车体钢结构中,起着至关重要的作用,焊接质量的好坏决定着焊缝的疲劳强度。焊接标准采用的是EN15085,按此标准来校核冷弯处圆角焊接技术疲劳强度。

焊缝区域应力如图5所示。

4 结论

本文主要是完成冷弯C型钢的设计以及配套滑块结构的设计,并研究其承载能力,研究滑块布置和负载的关系,通过焊接试件和承载试验完成对冷弯C型钢静强度、疲劳强度、结构稳定性的校核,形成完整的技术体系。研究在车体结构上应用,研究冷弯C型钢取代车顶上的吊座、槽座、连接码、载丝等附件。通过项目实施,可以提高车顶结构的模块化程度,简化车顶结构的冲压下料工序,降低钢结构制造精度对车辆组装工序的影响,提高组装工序的装配质量和生产效率,从而提高公司25型客车产品的市场竞争力。

参考文献

[1] TB/T 1335-1996,《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》[S].

[2] TB/T1979-2014,《铁道车辆用耐大气腐蚀钢订货技术条件》[S].

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文章 型钢 车顶
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