基于鐵路客車碳鋼車體的輕量化提升與應(yīng)用.pdf

1、隨著鐵路客車的快速發(fā)展，車輛輕量化已成為鐵路客車設(shè)計(jì)的一個(gè)重要課題，特別是隨著列車速度的提高，車輛輕量化的需求更加迫切。車輛輕量化意義如下:提高列車的運(yùn)行速度，節(jié)約能源;降低車輛的制造成本;提高車輛啟動(dòng)加速度和制動(dòng)減速度;減少車輛對(duì)線路的沖擊，減輕線路維護(hù)的工作量。本文介紹了國(guó)內(nèi)外車輛輕量化的發(fā)展現(xiàn)狀及研究方向，闡述了車體輕量化的必要性，以25T型硬座車為例，提出了三種輕量化方案并進(jìn)行對(duì)比，為碳鋼車體的輕量化方法提供了工程參考價(jià)值。

2、r>　　建立了25T型硬座車原型車體有限元力學(xué)模型，計(jì)算了鋼結(jié)構(gòu)以及整備狀態(tài)下車體的強(qiáng)度、剛度、模態(tài)和穩(wěn)定性。采用OPTISTRUCT軟件對(duì)車體鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，以車體各部件板厚為設(shè)計(jì)變量，以車體的強(qiáng)度、剛度、模態(tài)和穩(wěn)定性為性能約束，以設(shè)計(jì)變量的上下限為邊界約束，以7種靜強(qiáng)度工況、剛度、模態(tài)和穩(wěn)定性作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的載荷工況，對(duì)25T型硬座車原型車體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)強(qiáng)度、剛度裕量較大的零部件的板厚進(jìn)行調(diào)整，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際工藝水平和

3、板材的耐腐蝕性確定零件的最終板厚做為第一方案。方案二在方案一的基礎(chǔ)上將側(cè)梁型鋼改為壓型件，在梁柱上開減重孔，取消車體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度多余的零件。方案三在方案二的基礎(chǔ)上改變車頂結(jié)構(gòu)，將中頂板由平板改為波紋板，彎梁斷面變小，間距縮小，縱梁取消。根據(jù)有限元分析，對(duì)三種輕量化車體與25T原型車體進(jìn)行對(duì)比，并進(jìn)行了車體疲勞強(qiáng)度分析。從輕量化的角度考慮，方案三優(yōu)于方案二;從制造成本的角度考慮，方案二較優(yōu)。所以選用哪種輕量化方案，需要根據(jù)考慮價(jià)值工程系數(shù)及具