膨胀水箱吊座应急补强方案设计与运用

1、膨胀水箱吊座应急补强方案设计与运用 作者：常文明 袁辉 王伟华来源：沿海企业与科技2011年第04期摘要对于未出现裂纹的发电车车内膨胀水箱吊座的补强，文章提出一种可在车辆段快速实施的螺栓连接结构的应急补强方案；补强后的发电车，可以满足营运到下一个厂修期，并在厂修期内再做进一步的厂修补强。此应急补强方案施工时间短，无需动火，易施工，施工劳动强度低，可在一天内完成一辆车的补强工作。关键词发电车；膨胀水箱；补强；吊座；裂纹作者简介常文明，南车青岛四方机车车辆股份有限公司工程师，研究方向：轨道车辆车体设计，山东青岛，266111；袁辉，南车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛，266111；王伟华，

2、南车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛，266111中图分类号 U26 文献标识码 A 文章编号 1007-7723（2011）04-0039-0004一、前言1994年至1995年期间设计制造的25G发电车在运用12个厂修后，在厂修和运用过程中陆续发现多起车顶膨胀水箱吊座与弯梁连接处存在裂损。通过现车膨胀水箱外观检查，未发现膨胀水箱外表面受外力冲击的迹象，故依据以往经验初步判断为车辆的纵向冲击引起的膨胀水箱吊座与弯梁连接处裂损。目前，在铁路上仍有上百辆同类型发电车在运行，较难评价其何时或是否出现裂损，为了保证安全运行，应对未出现裂损的发电车进行补强。而现实情况不允许即刻停运所有存在隐患的

3、车辆实施补强，只能通过使用车辆段内的备用车辆交替进行补强，并要求每辆车的补强时间不能太长，最好在一天之内完成，否则将可能影响车辆的正常使用。本文主要是针对膨胀水箱吊座还未出现裂纹的情况下，对膨胀水箱吊座实施的一种快速的应急补强，以期满足车辆进入一个厂修期，在厂修期内再进行系统的加固补强。本应急补强方案不适用已出现裂纹和断裂的情况，出现裂纹和断裂的情况另有方案处理，这里不作论述。二、发电车原膨胀水箱吊座承载结构有限元强度分析为了进一步分析发电车原膨胀水箱吊座与弯梁连接处在运行过程中出现的裂纹原因，同时也为结构改进提供设计依据，对发电车膨胀水箱吊座的原承载结构进行了结构强度的有限元分析。本分析利用

4、ANSYS有限元分析软件，采用壳单元（SHELL63）对吊座结构进行建模并划分网格；根据TB/T1335-1996铁道车辆强度设计及试验鉴定规范，采用纵向、横向、垂向载荷对吊座结构进行有限元强度计算，按此3种载荷的合力计算出的应力不得大于材料的屈服极限来评价；弯梁所用材料的屈服极限为295Mpa,膨胀水箱吊座所用材料的屈服极限为235Mpa。膨胀水箱总重1013kg。图1为有限元分析模型，图2为原膨胀水箱吊座承载结构。（一）原承载结构计算结果模型中最大计算应力为223.2Mpa，发生部位吊座筋板与弯梁连接处(见图3)，小于屈服极限235Mpa。原承载结构在车宽方向（横向）应力分量为143.3Mpa，发生部位在吊座筋板与弯梁连接处(见图4)，小于屈服极限为235Mpa。原承载结构在垂直方向（垂向）应力分量为158.6Mpa，发生部位在弯梁上(见图5)，小于屈服极限为295Mpa。原承载结构在车长方向（纵向）应力分量为233.1Mpa，发生部位在吊座筋板与弯梁连接处(见图6)，小于屈服极限为235Mpa。（二）结论通过计算分析：原结构在最恶劣载荷工况下，膨胀水箱吊座和弯梁的最大应力小于材料的屈服极限，满足强度规范，但最大应力已经接近屈服极限，强度余量较小；膨胀水箱吊座与弯梁连接处最大计算应力主要由纵向载荷和横向载荷引起，纵向载荷占主导。另外，针对出现裂纹的车辆，通过现场查看，膨胀水