轴盘制动弹性架悬驱动装置铝合金托架结构特点及强度分析
0 引言
为满足国内外高速铁路发展的需要,依托我司既有交流传动电力机车及动车组产品技术平台,在目前开发的160 km/h动力集中动车组和蓝箭动力集中动车组基础上研发的200 km速度等级的动力集中型动车组动力车转向架。该转向架驱动系统采用三点弹性悬挂于构架之上。托架作为这一驱动系统中的关键部件,在机车运行过程中起着至关重要的作用。
1 驱动系统结构
该转向架采用小轮径车轮1 050 mm,基础制动采用轴盘制动,驱动制动单元一端弹性地悬挂在构架中间横梁上,另一端通过带有橡胶关节的摆杆机构吊挂在构架端梁上,采用空心轴二级弹性六连杆机构驱动。齿轮传动系统采用带中间介轮的一级减速系统,主动齿轮通过柔性联轴器与牵引电机相连。动力转向架如图1所示。
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图1 200 km速度等级动力集中动车组动力转向架总图
该型转向架驱动系统结构新颖,合理紧凑,其结构如图2所示。该驱动系统采用“U”字型传力路径:电机转轴→柔性联轴器→小齿轮轴→介轮→从动齿轮→外空心轴→传动盘一→内空心轴→传动盘二→轮对。可对上述力矩传递过程分成如下三个部分。
第一部分(输入轴):由电机转轴、联轴节、小齿轮轴组成,其支撑方式为简支梁型式。其中2个圆柱滚子轴承承受径向力,1个四点接触球轴承承受轴向力。
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图2 驱动系统结构图
第二部分(过渡轴):由介轮构成,其支撑方式为简支梁型式。其由2个对称布置的圆柱滚子轴承主要承受径向力。
一方面,对外汉语教师要加强自己的语用意识,扩充自己的语用知识。语用学理论中的会话含义理论、言语行为理论、礼貌原则及策略、语境理论对语言教学有很大的帮助,应成为学习的重点。
第三部分(输出轴):由从动齿轮及其固定配合的外空心轴组成,其支撑方式采用悬臂梁型式。其中从动齿轮轴承采用1个圆柱滚子轴承,主要承受径向力。托架端采用1个深沟球轴承支撑,主要承受轴向力。
2 托架结构特点
该新型托架采用铝合金材料整体铸造而成,具有密度小、比强度高、耐蚀性好的特点。 相对于传统的钢板焊接结构的托架,其重量减轻30%以上,减小了车辆簧下质量,减少车辆对钢轨的磨耗和损伤,提高车辆的运行品质。同时也规避了焊接托架在复杂工况下易开裂的风险。
托架上箱体通过6个M30螺栓与电机连接在一起,下箱体通过8个M20螺栓与制动悬挂横梁连在一起,组成一个整体,再通过摆杆和电机悬挂座弹性悬挂在构架上。其外形图如图3所示,作为驱动系统关键部件之一,其可靠性直接决定了整个驱动系统的可靠性。
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图3 托架外形图
3 铝合金托架强度计算
托架在机车运行时承受着较大的轴向力,作为支撑部件,同时承受着部分振动冲击。其强度参数直接影响轴承的工作状态,是托架良好特性必须考虑的指标,因此需要对托架的强度进行分析计算。
3.1 材料参数
托架材料相关参数见表1。
表1 托架材料参数
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材料型号抗拉强度RM(MPa)屈服强度R0.2(MPa)疲劳强度δ-1(MPa)延伸率A50mm(%)AlSi7Mg0.3270220703.5
3.2 计算模型及网格划分
利用UG软件建立驱动装置三维模型,利用ANSYS软件进行有限元分析。为降低计算量并保证划分网格质量,在不影响计算准确性的情况下,略去了模型非主要受力部位的小孔、倒圆和倒角等特征,主要受力部位不作处理,与实际模型一致。
摆杆橡胶关节和电机悬挂座橡胶关节视为各向同性弹性材料,泊松比取0.47,刚度分别为71.4 kN/mm和72 kN/mm,根据其刚度和有限元模型,计算出弹性模量分别约为60 MPa。对模型进行网格划分,网格划分模型见图4,得到单元数为600 864,节点数为1 019 222。
3.3 边界条件
对摆杆芯轴和电机悬挂座芯轴安装面施加固定约束,对接触部位建立接触对。
3.5.1 疲劳强度
制动工况载荷:托架轴承座处承受冲击轴承载荷。
3.4 计算工况及受力分析
齿轮箱、电机、制动悬挂横梁、托架通过螺栓连接在一起,组成一个整体,再通过摆杆和电机悬挂座弹性悬挂在构架上。牵引时,齿轮旋转产生齿轮啮合力,分别作用在主动齿轮、介轮和从动齿轮上,啮合力通过主动齿轮轴、介轮芯和外空心轴传递到轴承座,同时轴承支撑的旋转部件在冲击作用下产生冲击载荷,作用于轴承处。托架轴承座(含轴承)重量共计约80 kg。
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图4 网格划分
动力集中动车驱动装置采用弹性架悬式,在牵引持续工况进行疲劳计算时取电机额定扭矩。牵引计算工况如表2所示。
表2 牵引计算工况
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序号电机工况工况方向电机扭矩(Nm)电机磁拉力(kN)冲击(G)垂向z纵向y横向x工况1持续顺时针63409321工况2持续顺时针634093-21工况3持续逆时针63409-321工况4持续逆时针63409-3-21工况5持续顺时针6340932-1工况6持续顺时针634093-2-1工况7持续逆时针63409-32-1工况8持续逆时针63409-3-2-1工况9短路顺时针380009533工况10短路顺时针380009-5-3-3工况11短路逆时针380009533工况12短路逆时针380009-5-3-3
根据牵引计算工况1~工况12,对托架轴承座支撑作用力进行计算,计算结果如表3所示。
表3 牵引工况下托架轴承支撑受力计算
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序号电机工况托架轴承作用力(N)工况方向Fx横Fy纵Fz垂工况1持续顺时针-1214-886-12292工况2持续顺时针-12146615-12292工况3持续逆时针-11559-44115880工况4持续逆时针-11559706015880工况5持续顺时针11559-886-12292工况6持续顺时针115596615-12292工况7持续逆时针1214-44115880工况8持续逆时针1214706015880工况9短路顺时针1184411543-57446工况10短路顺时针5016222794-38694工况11短路逆时针-501621420943972工况12短路逆时针-118442546062724
鉴于制动工况分析原理与牵引工况类似,本文不再赘述。
通过以上计算工况和受力分析,对驱动系统有限元模型进行求解,计算输出模型节点的应力分布,持续工况校核材料疲劳强度,短路工况校核材料静强度。
3.5 计算结果
花五奇转身四顾,搜寻乔十二郎。老太医又在他身后喋喋不休:“看看这个,快看看,不看后悔。”花五奇刚想撇下老太医去追乔十二郎,突然觉得有什么东西从自己左边袖口钻进,紧接着面前热浪灼人,低头一看,便惊叫起来。他的衣衫居然着火了!因为右手握有兵器,花五奇只能用左手胡乱拍打,拍打不起效,情急生智,左手扯住自己领口,往下一撕。练武之人力气都大,只一下,前半片衣衫已被扯掉,摔到地上,身上的火总算没了。
1)疲劳强度评估方法。疲劳强度根据Smith图形式的修正Goodman曲线进行评估,确定每个节点在不同持续工况作用下的第一主应力δ1和第三主应力δ3,求出第一主应力的最大值和第三主应力的最小值,按下式计算出每个节点的平均应力:
官箴文化在晚明有显著的发展,呈现兴盛局面,最直接、最明显的表现就是官箴书数量的“骤增”。需说明的是,这里所指的官箴书包括三种情况:一是书籍的创作与刊刻都在晚明时期;二是书籍的创作在晚明,但可能刊刻于清代;三是无法判定其创作期,但最早的版本确定在晚明,这种情况一般不著撰者。以上三种情况,我们都可将其视为晚明官箴书。
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计算出的平均应力和极限应力按Goodman疲劳曲线图进行评估,这样的评估结果是偏于安全的。
2)静强度评估方法。在短路工况下,各部件最大von_Mises应力不大于材料的屈服极限,即:
急性阑尾炎作为常见外科疾病,该疾病在急腹症中发病率非常高,排在首位,症状主要为右下腹痛、点压痛、反跳痛等,一旦确诊,需要及时救治,一旦治疗不合理或不及时,会导致病情恶化,危及患者生存质量,应重视[4]。
国际大石油公司上游技术更为全面,且在大部分领域处于领先地位,能够实现全产业链的价值创造而不过度依赖勘探,因此,国际大石油公司在勘探上既不激进也不保守。资产配置上向成熟盆地资产有所偏重,但前沿领域等低勘探程度资产也占据较大比例。国际大石油公司对成熟盆地和前沿区勘探的平衡也体现在勘探投入上。埃尼公司2013-2016年成熟区和前沿领域的勘探费用比例为60%:40%;道达尔相对激进一些,2017年前沿领域的勘探支出所占比例达到50%;壳牌在大幅削减勘探支出的情形下,前沿领域的勘探支出预算也保持在25%[10]。
δmax<δs或δmax<R0.2
用牵引(短路)工况校核材料静强度,托架在不同牵引工况下最大von_Mises应力及评定结果见表4。
牵引工况载荷:托架轴承座处承受轴向载荷、轴承载荷。
由于教学的需要,20世纪末我们着手对《教育学》(新编本)进行修改。受诸种因素的影响,这一任务改由华中师范大学一校承担。其间,经历数次编写提纲的讨论和人员的调整,通过长期坚持和不懈努力,于2009年出版了王道俊和郭文安主编的《教育学》(被称为该书系列的第六版)。该书在弘扬“新编本”的特点基础上,对下述方面付出了艰辛的努力。
应力较大区域是材料疲劳强度的薄弱区域,根据牵引工况中工况1~工况8计算结果,选取托架计算结果中应力较大的点作为疲劳评估节点,按上述疲劳强度评估方法对它的牵引工况中工况1~工况8计算结果进行处理,绘制Smith图形式的修正Goodman曲线(如图5、图6所示)。
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图5 托架等效应力云图
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图6 托架Goodman曲线
联合国维和任务基本上都在战略距离较远的国外开展,一般来说条件比较恶劣,但这些年来一直处于和平环境下的中国军队实战经验不够丰富,远离本土作战的能力较为欠缺,在纷繁复杂的国际维和环境中发挥作用的能力受到限制。此外,空中和海上补给能力不足也阻碍了中国远距离迅速部署部队的能力。
结果表明,各部件应力点均位于封闭折线内,满足材料疲劳强度要求。
3.5.2 静强度
(2)运用多种多媒体手段。如课程目标“铁碳合金相图及典型铁碳合金的平衡结晶过程”中,加热过程奥氏体化过程与冷却过程珠光体的形成等,在语言描述的同时,运用视频演示,给学生更直观的印象。运用微课和网络教学等,更好地促进学生对理论的理解,能获得较好的教学效果。
表4 托架牵引(短路)工况最大von_Mises应力值
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牵引工况最大等效应力/MPa许用应力/MPa评定结果工况9工况10工况11工况1290.41188.85100.87122.68220合格合格合格合格
结果表明,其最大von_Mises应力小于材料许用应力,满足材料静强度要求。
牵引(短路)工况下托架的von_Mises应力分布截图见图7~图10所示。
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图7 工况9/短路顺时针90.41MPa
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图8 工况10/短路顺时针188.85MPa
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图9 工况11/短路逆时针100.87MPa
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图10 工况12/短路逆时针122.68MPa
4 结语
经过对铝合金托架箱体外形、各区域壁厚、筋板布置进行合理设计,并通过以上计算和分析,该轴盘制动弹性架悬驱动装置铝合金托架疲劳强度和静强度满足要求。实现了轻量化设计的目标,为后续类似零部件的研制积累了一定的经验。
从80年代开始,国内翻译理论界有不少学者就译者主体性进行了深入的研究探讨,涌现出了一批诸如杨武能、许钧、屠国元、陈大亮等知名专家学者,并形成了一些非常具有影响力的成果[1-4]。综合分析多种观点,笔者认为:所谓译者主体性,其核心是翻译过程中译者体现出来的自主性、目的性、主观性、能动性和创造性等主动特性,同时又兼具制约性、限制性等受动特性,受外部环境与自身视域的制约以及翻译对象的限制,是多种特性集于一体的辩证统一关系。
参考文献:
[1] 张国荣,潘连明,耿海,等.高速列车铝合金齿轮箱箱体的研制[J].机车电传动,2003(S1).
[2] 封全保,王汉民,孟宏.高速动力车转向架的思索[J].铁道机车车辆,2004(1).
[3] 张又孔,邹文辉,李冠军,等.南非窄轨机车转向架驱动系统[J].电力机车与城轨车辆,2015,38(3):33-36.
[4] 邹文辉,陈国胜,陈喜红,等.新型快速客运电力机车轮对驱动装置设计概述[J]. 电力机车与城轨车辆,2016,39(1):13-18.
例3 (浙江义乌卷改编题)如图3,抛物线y=ax2+bx+c与x轴的一个交点A在点(-2,0)和(-1,0)之间(包括这两点),顶点C是矩形DEFG上(包括边界和内部)的一个动点,则a的取值范围是________.
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