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某型大功率交流傳動(dòng)電力機(jī)車是大同電力機(jī)車有限公司與阿爾斯通公司聯(lián)合研發(fā)的雙節(jié)重聯(lián)軸大功率交流傳動(dòng)重載貨運(yùn)電力機(jī)車，機(jī)車設(shè)計(jì)以阿爾斯通公司的PRIMA系列機(jī)車為原型，適應(yīng)大秦線2萬t重載貨運(yùn)牽引。車體作為機(jī)車的主要承載部件，在機(jī)車運(yùn)行中，承受著垂直載荷、水平?jīng)_擊載荷和側(cè)向力的作用，并向車鉤傳遞牽引力和制動(dòng)力，所以車體結(jié)構(gòu)必須經(jīng)過強(qiáng)度分析和剛度分析。
1車體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
某型電力機(jī)車車體是框架式整體承載全鋼箱形殼體焊接結(jié)構(gòu)，采用模塊化設(shè)計(jì)，由底架、司機(jī)室、側(cè)墻、后端墻、頂蓋等構(gòu)成一個(gè)大而復(fù)雜的箱形結(jié)構(gòu)。主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：?jiǎn)味怂緳C(jī)室、具有部分中梁式底架、波紋板側(cè)墻、可拆卸大頂蓋、中間走廊、中間低位牽引拉桿傳遞牽引力方式等。圖為車體實(shí)體模型。
整個(gè)車體的壓縮/牽引機(jī)械阻力符合AAR標(biāo)準(zhǔn)，車體兩端承受3600 kN的靜壓力和2500kN的靜拉力而不會(huì)產(chǎn)生永久性變形，其他靜強(qiáng)度要求符合UIC566標(biāo)準(zhǔn)。緩沖器和車體具有超載承受能力。
單節(jié)車體主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：
底架長(zhǎng)度17723 mm；
底架寬度2850 mm；
底架上平面距軌面高度1630 mm；
車體寬度2856 mm；
車鉤中心線距軌面高度880±10 mm；
車頂距軌面高度3642 mm；
車鉤縱向中心線距離18975 mm；
機(jī)車排障器距軌面高度110±10 mm；
2車體靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度計(jì)算分析
2.1車體力學(xué)模型
車體結(jié)構(gòu)在橫向和縱向不完全對(duì)稱，為使車體計(jì)算模型與實(shí)際應(yīng)用車體結(jié)構(gòu)保持一致。保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，本次汁算采用整車模型，最大限度地模擬實(shí)際車體結(jié)構(gòu)及其受力特點(diǎn)，并減少因模型簡(jiǎn)化而引起的計(jì)算誤差整車模型。節(jié)點(diǎn)數(shù)238000個(gè)，單元數(shù)236000個(gè)。
2.2車體材料參數(shù)及計(jì)算驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)
側(cè)墻蒙皮材料采用S275J2G4，屈服極限σe= 275 MPa，車體其他承載結(jié)構(gòu)材料采用S355J2G4，屈服極限σe= 355 MPa。對(duì)于所有鋼材型號(hào)，E =楊氏模量=210 000M Pa，ν=泊松比=0.3。對(duì)于垂向載荷工況和牽引工況，在焊縫區(qū)和有切口效應(yīng)的截面變化區(qū)，取安全系數(shù)為1.65；在無切口效應(yīng)的非焊縫區(qū)，取安全系數(shù)為1.5。對(duì)于壓縮工況、拉伸工況、抬車工況和司機(jī)室保護(hù)工況，在焊縫區(qū)和有切口效應(yīng)的截面變化區(qū)，取安全系數(shù)為1.1；在無切口效應(yīng)的非焊縫區(qū)，取安全系數(shù)為1。整備狀態(tài)下車體彎曲自振頻率與轉(zhuǎn)向架的點(diǎn)頭和沉浮振動(dòng)頻率的比值應(yīng)大于等于1.4。一般情況下機(jī)車轉(zhuǎn)向架的點(diǎn)頭和沉浮振動(dòng)頻率為5～7 Hz，整備狀態(tài)車體垂向一階彎曲振動(dòng)頻率應(yīng)大于等于10 Hz。
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