電力機車車體耐沖擊性情況分析

寇懷東

摘 ? 要：隨著經濟的高速發展，交通運輸工具在現代使用的頻率越來越高。本文通過對我國電力機車的分析，從而了解電力機車車體的沖擊性能，對于車體沖擊性能的實際情況，本文將從沖擊設計、沖擊仿真以及沖擊試驗三個方面將沖擊性能展現出來，除此之外還會對沖擊性能的特點進行簡單介紹，從而根據對耐沖性的了解，使以后關于車體耐沖方面的設計提供一條別樣的設計思路。

關鍵詞：電力機車 ?車體 ?耐沖擊性能

中圖分類號：TU755 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）10（b）-0069-02

現在以我國生產且投入使用的電力機車來舉例，該車的主要用途就是運輸，由于該機車在運輸貨物的過程中會加重自身的重量，所以對于機車的耐沖擊性要求是比較高的。我們通過電力機車車體的沖擊性能，對于車體沖擊性能的實際情況，從沖擊設計、沖擊仿真以及沖擊試驗三個方面將沖擊性能展現出來。電力機車在進行耐沖擊性能測試的時候，需要考慮到很多方面的因素，在設計之初權衡利弊，并需要針對緩沖系統的吸能、吸能裝置吸能以及防爬系統的吸能等方面加以關注，在設計中還需要顧及到機車結構對緩沖性能的影響，通過協調好彼此之間的關系，從而使耐沖擊研究的結果與實際情況相差無幾。

1 ?機車耐沖擊性要求

1.1 耐沖擊性標準以及規范

耐沖擊性標準和規范隨著經濟的高速發展，交通運輸工具在現代使用的頻率越來越高，為了提高機車在工作中的工作效率，對于車速以及載重的標準都在逐漸提高，在進行這一系列操作之后，雖然能夠在很大程度上增加經濟效益，但是卻在很大程度上加重了，機車自身的危險，隨著耐沖性對人員安全的影響，歐洲相關部門出臺了一份文件BSEN。這個文件的內容主要是針對車體耐沖擊性的具體工藝流程方面的，針對工作流程進行操作指導，從而加強機車耐沖擊性。由于這個文件只是針對工藝手段進行意見指導，卻并沒有考慮到機車在不同國家所面對的環境以及使用的時速等方面，所以很多國家在制造機車的時候都是根據自己國家的交通情況進行設計，但是這個文件中的很多指導內容以及，操作規范是具有非常大的參考價值，相關工作人員可以拜讀，并結合自己國家的實際情況合理的使用引進部分內容，提高機車的安全性能。

1.2 我國對電力機車車體耐沖擊性制定的安全指標

對于機車在使用的時候為了保障當地人的安全是有一定的規定的，根據我國的實際情況需要，在設計機車的時候需要特別注意機車靜強度要求，在達到這個要求之后，還需要考慮到機車在高速道路上，一旦與其他車輛發生碰撞，究竟能承受住多大載荷的力。由于電力機車的費用昂貴所以對車體的耐沖擊性研究是以仿真軟件進行模擬，對車體遭到外力破壞之后對其耐沖性能進行研究。了解我國電力機車的行駛速度，在這個基礎上對車體的耐沖擊性工作進行研究，針對目前收集到的情況分析，其在碰撞時的速度應該是保持在20～25km/h左右，對車體的耐沖擊性進行研究就免不了需要掌握動車沖擊的速度、輕度碰撞時的沖擊速度范圍值、中度沖擊范圍以及重度沖擊范圍，對其進行了解之后就會發現，針對車體的不同部位由于其結構不同所以設計的時候需要針對具體部位設計強度以及剛度。

2 ?我國電力機車車體耐沖擊性設計

通過對我國電力車體耐沖性的分析，發現吸能對于車體的穩定性具有較大的作用，所以為了了解車體的耐沖擊性能需要對車體的吸能進行簡單的了解，為了可以看到效果，本次使用ANSYS模擬工作中這個部分，通過對機車在吸能能量以及界面力方面的表現從而綜合評定出最佳的設計方案，吸能需要參考的主要部位是外箱板、前后蓋板以及安裝座等設施，在思考完車體吸能方面設計后，需要考慮機車鐵鉤設計的時候需要綜合各個方面的因素，這樣才能確保設計具有可操作性，在對耐沖擊性進行設計的時候，需要定好鉤緩系統的參數這樣才能計算出其強度，在具體工作中鉤緩的鉤舌、鉤體以及緩沖器的強度是很重要的。能夠在具體工作中保障車體低架不受擠壓，具有良好的強度以及剛度，從而能夠在很大程度上減小駕駛人員受傷的可能性。

2.1 耐沖擊性原理

車輛碰撞沖擊是一個非常突然的事情，在碰撞的一瞬間會產生巨大的載荷，在這個能量釋放的時候會嚴重危害到附近范圍內的人的安全，當然車會受到的傷害就需要根據實際情況進行判斷，但是為了保證人在受到撞擊時可以免受危險，需要對車的耐沖擊性進行合理的設計工作，從而保證自己的人身健康。這就要求鉤舌、鉤體、緩沖器以及車體底架的強度一定要滿足實際要求，強度以及剛度是機械設備都比較看重的兩個方面，在處理這方面問題時，一定要根據路段受到的最大沖擊進行驗算，從而對元件的強度以及剛度進行具體要求，保證人員的安全。

2.2 耐沖擊車體結構設計

我國車體的結構主要是：低架、司機室、側墻以及后墻這幾部分組成。對于機車的結構在工藝制作的時候是有著較高要求的，在安裝機車各部分時要充分考慮到機車是由鋼板壓型并通過焊接而成的箱體。在設計時要考慮到這方面，在這個基礎上進行結構搭配設計。另外，在進行設計時需要結合客戶對機車的要求進行設計，但是在設計時要注意一個問題，就是設計的基礎一定要建立在符合總體要求的基礎上進行工作設計在這個過程中還需要確定一些影響設計的技術參數，從而保證機車的 安全以及實用效果。主要需要參考的數值無非就是低架與地面的高度等。

2.3 主要部件材料

對于主要部件材料的選擇也是需要根據要求的，在這里我國電力機車車體在結構上采用的鋼材材質是合金鋼。

2.4 主要部件結構

機車在進行耐沖性能方面設計的時候主要需要參考司機室、牽引梁、牽引座等部件根據其在機車內部的結構并根據耐沖性對于部件強度以及剛度的固定進行科學、合理的設計。對于司機室、牽引梁、牽引座等部件這幾個部件在具體設計環節中都是有著具體的流程指導的，需要參照其要求進行合理設計。

3 ?機車耐沖性計算分析

3.1 靜強度計算

在對車體進行計算的時候需要根據一定的指標，判斷機車是否滿足實際需求，那么就需要對車體的強度進行計算，主要是計算車體表現出的載荷工況進行相關計算。經研究發現在電力車體中使用吸能裝置后機車的耐沖性能得到很大的提高，目前交通運輸工具其具備的速度一般都很高，而通過以上對結構方面改善以及吸能裝置的插入使得機車在遭遇到時速為15km/h撞擊之后機車表面并沒有出現太大的傷害只是司機座位置處出現輕微的塑性形變，遭遇時速為20km/h機車撞擊后前座會產生塑性形變并在1min之后會恢復如初。

3.2 計算結果分析

根據載荷工況計算實際的載荷值，根據機車可能會出現的沖擊對安全指數進行估測，在計算驗證階段需要對車體中的應力進行分析。并且需要考慮到實際工作中橫向振器座位處的振動系數。在對車體進行安全系數計算的時候需要了解正常計算的數值其安全系數都應該大于1，這樣才能保證機車的耐沖擊性符合實際要求。

4 ?結語

本文對機車的速度、加速度以及承載能力這三方面入手加以考證，在對這三方面進行計算后，還需要考慮到，駕駛員在置身其中在受到外力撞擊之后，會不會受傷的問題，通過增強機車的使用性能從而為后期相關工作人員在機車安全設計方面提供一些參考意見。

參考文獻

[1] 何永強，陸軍，周禮，等.塞爾維亞六軸貨運電力機車車體耐碰撞設計[J].電力機車與城軌車輛，2018，41（3）：10-14.

[2] 曾燕軍，金希紅.電力機車車體耐沖擊性能研究[J].電力機車與城軌車輛，2018，41（1）：16-20.