掃石器支架結構優化有限元分析

謝小瀾， 彭利， 童晨， 來占立， 嚴文康

（株洲聯誠集團有限責任公司，湖南株洲421001）

掃石器支架結構優化有限元分析

謝小瀾， 彭利， 童晨， 來占立， 嚴文康

（株洲聯誠集團有限責任公司，湖南株洲421001）

針對某型機車上設備掃石器支架結構設計改進前后進行有限元計算分析，通過靜強度、預應力模態和諧響應分析，比較兩種支架結構靜力學與動力學特性，以驗證設計改進后結構合理性，為支架結構設計進一步優化提供理論基礎。

掃石器支架；靜強度；預應力模態；諧響應

1 改進前、后的掃石器支架結構

掃石器支架由支座、支承管和懸掛鋼板組成，它用于支承掃石器裝置，通過對機車導軌和輪緣撒砂以加大輪軌之間摩擦，達到防止機車打滑或空轉的目的。某機車公司掃石器支架原型設計如圖1（a）所示，采用角焊方式將支座和支承管用4根加強筋焊接在一起。支架材料為Q345E。實踐表明，該支架在機車運行過程中受到了垂向、橫向和縱向載荷的作用，易導致支架在支座和支承管連接處發生開裂現象。經結構分析，對于圓管類焊接件，對接焊縫受力均勻，承受相同方向的力，強度要高于角焊縫。而角焊縫在振動沖擊時容易產生局部應力集中，焊縫受力不均易開裂［1］。因此該公司以焊接件加鑄造件的方式改進了原型設計。支座與支承管焊接方式采用對接，改進后支承結構如圖1（b）所示。支座用鑄造件替代，采用抗沖擊性能優良的材質ZG275-485H。本文利用ANSYS Workbench11.0有限元軟件對兩種支架結構進行有限元計算分析，以比較兩種支架在工況下結構強度以及振動特性，驗證設計改進的合理性，為掃石器支架結構進一步優化設計提供參考。……