動(dòng)車(chē)組設(shè)備重量在靜強(qiáng)度試驗(yàn)中模擬方式的研究

高超 孫維光 任玉鑫

摘 要：在進(jìn)行動(dòng)車(chē)組車(chē)體靜強(qiáng)度試驗(yàn)垂向載荷工況時(shí)，車(chē)體設(shè)備重量模擬有兩種方式：（1）設(shè)備重量均布放置于車(chē)內(nèi)地板上。（2）設(shè)備重量單獨(dú)加載于設(shè)備安裝處。使用這兩種模擬方式進(jìn)行試驗(yàn)，并對(duì)兩種模擬方式的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析對(duì)比。試驗(yàn)結(jié)果表明：在兩種重量模擬方式下，車(chē)體上相同測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力和垂向位移的偏差率最大分別為2.96%和2.75%，結(jié)果幾乎相同。可以得出結(jié)論：在進(jìn)行動(dòng)車(chē)組車(chē)體靜強(qiáng)度試驗(yàn)垂向載荷工況時(shí)，設(shè)備重量模擬可通過(guò)把設(shè)備重量均布在車(chē)內(nèi)地板上來(lái)實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：動(dòng)車(chē)組；設(shè)備重量模擬；車(chē)體靜強(qiáng)度試驗(yàn)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.002

動(dòng)車(chē)組車(chē)體是各種設(shè)備和乘客等重量的主要承載部件，車(chē)體結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度以滿(mǎn)足承載要求。本文對(duì)某動(dòng)車(chē)組車(chē)體靜強(qiáng)度試驗(yàn)中的垂向工況中車(chē)下設(shè)備重量模擬兩種方式進(jìn)行研究對(duì)比，研究?jī)煞N模擬方式對(duì)垂向載荷工況應(yīng)力和位移的影響。

1 車(chē)體靜強(qiáng)度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

車(chē)體靜強(qiáng)度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)按照標(biāo)準(zhǔn)EN12663-1：2010+A1：2014《鐵路應(yīng)用-軌道車(chē)輛車(chē)體結(jié)構(gòu)要求-第一部分：機(jī)車(chē)和客車(chē)》進(jìn)行。此標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，垂向載荷1.3（m1+m4）工況下的應(yīng)力不超過(guò)材料的屈服極限。

2 試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)設(shè)備使用KYOWA UCAM 60B靜態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)車(chē)體上的應(yīng)變片和位移傳感器測(cè)量相應(yīng)的應(yīng)力值和位移值。

2.2 車(chē)體參數(shù)和試驗(yàn)方式

進(jìn)行試驗(yàn)的動(dòng)車(chē)組車(chē)體主要技術(shù)參數(shù)如下：

主要尺寸參數(shù)見(jiàn)表1。

方式1：車(chē)內(nèi)地板均勻分為25米，垂向載荷1.3（m1+m4）工況的垂向重量均布加載于車(chē)內(nèi)地板上。如圖1所示。

方式2：變壓器設(shè)備載荷1.3mE由特制工裝單獨(dú)加載于其安裝位置處，其余垂向載荷1.3（m1+m4） -1.3mE均布加載在車(chē)內(nèi)地板上。如圖2所示。

2.3 試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)的布置

由于變壓器設(shè)備單獨(dú)加載對(duì)變壓器安裝位置附近的應(yīng)力影響較大，此區(qū)域能較好的比較兩種設(shè)備重量模擬方式的影響，所以選取此區(qū)域?yàn)閼?yīng)力測(cè)點(diǎn)區(qū)域。應(yīng)力測(cè)點(diǎn)位置的布置見(jiàn)圖3。

位移測(cè)點(diǎn)選取一位側(cè)邊梁和二位側(cè)邊梁的各五個(gè)位置，位移測(cè)點(diǎn)的布置見(jiàn)圖4。

2.4 試驗(yàn)過(guò)程

方式1：所有垂向載荷均布加載于車(chē)內(nèi)地板上，通過(guò)放置砝碼（每個(gè)砝碼25kg）實(shí)現(xiàn)垂向載荷加載。

方式2：變壓器設(shè)備載荷通過(guò)特制工裝單獨(dú)加載于其安裝位置，如圖5所示，在特制工裝上放置砝碼（每個(gè)砝碼25kg）以實(shí)現(xiàn)變壓器設(shè)備重量加載。其余垂向載荷1.3（m1+m4） -1.3mE均布加載于車(chē)內(nèi)地板上。

3 試驗(yàn)結(jié)果和結(jié)果分析

3.1 應(yīng)力測(cè)試結(jié)果

兩種方式下垂向載荷工況下的應(yīng)力測(cè)試結(jié)果如表2所示。數(shù)據(jù)分析中引用偏差率[1]，對(duì)兩種加載方式結(jié)果進(jìn)行比較。

注：偏差率=|方式1應(yīng)力-方式2應(yīng)力|/屈服極限 應(yīng)力單位為MPa。

3.2 位移測(cè)試結(jié)果

兩種方式下垂向載荷工況下的位移測(cè)試結(jié)果如表3所示。數(shù)據(jù)分析中引用偏差絕對(duì)值和偏差率[1] 兩個(gè)參數(shù)，對(duì)兩種加載方式結(jié)果進(jìn)行比較。

3.3 結(jié)果分析

由表3可以看出，在垂向載荷工況下，加載方式1和方式2應(yīng)力測(cè)試最大測(cè)點(diǎn)為G57，該測(cè)點(diǎn)的偏差率為2.87%。偏差率最大的測(cè)點(diǎn)為G58，偏差率為2.96%。

由表3可以看出，在垂向載荷工況下，加載方式1和方式2位移測(cè)點(diǎn)偏差絕對(duì)值最大為V13，為0.49，偏差率最大為V13，為2.75%。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)某動(dòng)車(chē)組車(chē)體靜強(qiáng)度試驗(yàn)中垂向工況中的變壓器設(shè)備重量加載的兩種方式進(jìn)行了試驗(yàn)，對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析對(duì)比，結(jié)果表明：

（1）動(dòng)車(chē)組車(chē)體垂向載荷工況中，車(chē)下設(shè)備重量模擬的兩種方式對(duì)垂向載荷工況結(jié)果影響很小，應(yīng)力最大偏差率僅為2.96%，位移最大偏差率僅為2.75%。

（2）在進(jìn)行動(dòng)車(chē)組車(chē)體靜強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，車(chē)體設(shè)備重量載荷模擬可以采用方式1實(shí)現(xiàn)，可以節(jié)省車(chē)體靜強(qiáng)度試驗(yàn)過(guò)程中的特制工裝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝等過(guò)程，可以縮短試驗(yàn)時(shí)間，節(jié)省成本。建議動(dòng)車(chē)組車(chē)體靜強(qiáng)度試驗(yàn)垂向載荷工況中的設(shè)備重量載荷模擬采用方式1進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]李繼賢，雷新紅，陳曉.地鐵車(chē)輛設(shè)備重量模擬方式對(duì)車(chē)體靜強(qiáng)度試驗(yàn)影響分析[J].創(chuàng)新與實(shí)踐，2016，232（06）：28-30.