搗固車液壓油箱支撐結構與分析

張博聞 李景州

（太原中車時代軌道工程機械有限公司，山西 太原030000）

1 概述

搗固車用于鐵路線路維修中的臨時補修和經常保養，具有自動抄平、起道、搗固、取砟、道肩區域線路整形等功能[1]。其液壓油箱用于整車液壓系統的液壓油存儲，能過濾進入液壓泵和返回油箱的液壓油，同時具有油溫檢測與反饋、低液位報警、液壓油加熱、液位顯示、散熱、分離油液中的氣泡、沉淀雜質等功能。使用環境：a.海拔高度：≤2000m；b. 環境溫度：-25℃-+50℃；c. 相對濕度：≤95%。應用環境：滿足酸雨、煙霧、風沙、雨雪、粉塵嚴重的場合，且滿足列車和車輛振動和沖擊的要求。油箱有效容積：≥800L（計算時按800L 算）。

2 油箱分析（圖1）

油箱受力分為兩個方向，一個是圖中Z 向，還有一個是Y 向。

運行時加速或制動產生的慣性力：F=ma=1.8mg

作業時產生的慣性沖擊力：F=ma=2.2mg

式中，m-箱體內液體質量；a-沖擊加速度；g-重力加速度。上述值選取是根據《機械設計手冊》推薦值，并結合經驗值確定。綜合考慮，油箱結構近似對稱只對油箱前后面的一面進行分析

a.工況1：運行時加速或制動產生的慣性力;

b.工況2：作業時產生的慣性沖擊力。

分析結果表明：

a. 在重力和運行時加速或制動產生的慣性力共同作用下，油箱前面或后面與與油箱下面中間連接處受力最大，最大力為32.8Mpa。

b. 在重力和作業時產生的慣性沖擊力，油箱前面或后面與與油箱下面中間連接處受力最大，最大力為40.4Mpa。

圖1 搗固車液壓油箱與支撐結構

3 液壓油箱支撐機構分析

根據前期結構設計和各個系統之間的校核，對支撐結構進行修改，因為油箱上的回油過濾器離側墻較近安裝和拆卸困難，所以油箱往另一端移動100mm，又因為車上的懸線與支撐結構的兩個筋板干涉，所以將其去掉。考慮到支撐結構頂部斜上角處與車棚干涉，所以將角落處斜切一部分。支撐結構通過螺栓連接在車體側墻上。由于支撐結構比較特殊，有必要進行受力分析。

在UG 中建立三維模型，導成stp 格式；在workbench 中劃分網格，施加載荷和約束，即可進行有限元求解。有限元模型如圖4。

圖2 工況1 受力情況

圖3 工況2 受力情況分析結果表明

圖4 支撐機構有限元模型

圖5 支架受力工況一

圖6 支架受力工況二

有限元材料采用Structural Steel，共261061 個節點，127631個單元。約束：安裝螺栓孔處和安裝座與車體側墻上接觸面；載荷：油箱安裝座上施加油箱重量，6 個安裝孔上所受慣性沖擊力（按照F=ma=2.2mg 計算）。

4 支撐機構有限元分析結果

綜合考慮，選取以下兩種工況來進行有限元計算：

工況一：列車在靜止的時候，受重力作用，如圖5 所示。

工況二：列車運行作業時，受重力和慣性沖擊力作用，如圖6 所示。

由圖5 和圖6 看出，最大受力點在缺少筋板左側豎梁與最上邊橫梁連接處。工況一時，所受最大力為27.2Mpa；工況二時，所受最大力為50.8Mpa。均滿足強度要求。

5 結論

對某新開發的搗固車液壓油箱支撐結構進行分析，建立了油箱和支撐結構的有限元模型，分析了受力情況。為液壓油箱支撐結構提供了有價值的參考。