寇懷東

摘 ? 要：隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，交通運(yùn)輸工具在現(xiàn)代使用的頻率越來(lái)越高。本文通過(guò)對(duì)我國(guó)電力機(jī)車的分析，從而了解電力機(jī)車車體的沖擊性能，對(duì)于車體沖擊性能的實(shí)際情況，本文將從沖擊設(shè)計(jì)、沖擊仿真以及沖擊試驗(yàn)三個(gè)方面將沖擊性能展現(xiàn)出來(lái)，除此之外還會(huì)對(duì)沖擊性能的特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，從而根據(jù)對(duì)耐沖性的了解，使以后關(guān)于車體耐沖方面的設(shè)計(jì)提供一條別樣的設(shè)計(jì)思路。

關(guān)鍵詞：電力機(jī)車 ?車體 ?耐沖擊性能

中圖分類號(hào)：TU755 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）10（b）-0069-02

現(xiàn)在以我國(guó)生產(chǎn)且投入使用的電力機(jī)車來(lái)舉例，該車的主要用途就是運(yùn)輸，由于該機(jī)車在運(yùn)輸貨物的過(guò)程中會(huì)加重自身的重量，所以對(duì)于機(jī)車的耐沖擊性要求是比較高的。我們通過(guò)電力機(jī)車車體的沖擊性能，對(duì)于車體沖擊性能的實(shí)際情況，從沖擊設(shè)計(jì)、沖擊仿真以及沖擊試驗(yàn)三個(gè)方面將沖擊性能展現(xiàn)出來(lái)。電力機(jī)車在進(jìn)行耐沖擊性能測(cè)試的時(shí)候，需要考慮到很多方面的因素，在設(shè)計(jì)之初權(quán)衡利弊，并需要針對(duì)緩沖系統(tǒng)的吸能、吸能裝置吸能以及防爬系統(tǒng)的吸能等方面加以關(guān)注，在設(shè)計(jì)中還需要顧及到機(jī)車結(jié)構(gòu)對(duì)緩沖性能的影響，通過(guò)協(xié)調(diào)好彼此之間的關(guān)系，從而使耐沖擊研究的結(jié)果與實(shí)際情況相差無(wú)幾。

1 ?機(jī)車耐沖擊性要求

1.1 耐沖擊性標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)范

耐沖擊性標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，交通運(yùn)輸工具在現(xiàn)代使用的頻率越來(lái)越高，為了提高機(jī)車在工作中的工作效率，對(duì)于車速以及載重的標(biāo)準(zhǔn)都在逐漸提高，在進(jìn)行這一系列操作之后，雖然能夠在很大程度上增加經(jīng)濟(jì)效益，但是卻在很大程度上加重了，機(jī)車自身的危險(xiǎn)，隨著耐沖性對(duì)人員安全的影響，歐洲相關(guān)部門出臺(tái)了一份文件BSEN。這個(gè)文件的內(nèi)容主要是針對(duì)車體耐沖擊性的具體工藝流程方面的，針對(duì)工作流程進(jìn)行操作指導(dǎo)，從而加強(qiáng)機(jī)車耐沖擊性。由于這個(gè)文件只是針對(duì)工藝手段進(jìn)行意見(jiàn)指導(dǎo)，卻并沒(méi)有考慮到機(jī)車在不同國(guó)家所面對(duì)的環(huán)境以及使用的時(shí)速等方面，所以很多國(guó)家在制造機(jī)車的時(shí)候都是根據(jù)自己國(guó)家的交通情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是這個(gè)文件中的很多指導(dǎo)內(nèi)容以及，操作規(guī)范是具有非常大的參考價(jià)值，相關(guān)工作人員可以拜讀，并結(jié)合自己國(guó)家的實(shí)際情況合理的使用引進(jìn)部分內(nèi)容，提高機(jī)車的安全性能。

1.2 我國(guó)對(duì)電力機(jī)車車體耐沖擊性制定的安全指標(biāo)

對(duì)于機(jī)車在使用的時(shí)候?yàn)榱吮Ｕ袭?dāng)?shù)厝说陌踩怯幸欢ǖ囊?guī)定的，根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況需要，在設(shè)計(jì)機(jī)車的時(shí)候需要特別注意機(jī)車靜強(qiáng)度要求，在達(dá)到這個(gè)要求之后，還需要考慮到機(jī)車在高速道路上，一旦與其他車輛發(fā)生碰撞，究竟能承受住多大載荷的力。由于電力機(jī)車的費(fèi)用昂貴所以對(duì)車體的耐沖擊性研究是以仿真軟件進(jìn)行模擬，對(duì)車體遭到外力破壞之后對(duì)其耐沖性能進(jìn)行研究。了解我國(guó)電力機(jī)車的行駛速度，在這個(gè)基礎(chǔ)上對(duì)車體的耐沖擊性工作進(jìn)行研究，針對(duì)目前收集到的情況分析，其在碰撞時(shí)的速度應(yīng)該是保持在20～25km/h左右，對(duì)車體的耐沖擊性進(jìn)行研究就免不了需要掌握動(dòng)車沖擊的速度、輕度碰撞時(shí)的沖擊速度范圍值、中度沖擊范圍以及重度沖擊范圍，對(duì)其進(jìn)行了解之后就會(huì)發(fā)現(xiàn)，針對(duì)車體的不同部位由于其結(jié)構(gòu)不同所以設(shè)計(jì)的時(shí)候需要針對(duì)具體部位設(shè)計(jì)強(qiáng)度以及剛度。

2 ?我國(guó)電力機(jī)車車體耐沖擊性設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)我國(guó)電力車體耐沖性的分析，發(fā)現(xiàn)吸能對(duì)于車體的穩(wěn)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(duì)車體的吸能進(jìn)行簡(jiǎn)單的了解，為了可以看到效果，本次使用ANSYS模擬工作中這個(gè)部分，通過(guò)對(duì)機(jī)車在吸能能量以及界面力方面的表現(xiàn)從而綜合評(píng)定出最佳的設(shè)計(jì)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(shè)施，在思考完車體吸能方面設(shè)計(jì)后，需要考慮機(jī)車鐵鉤設(shè)計(jì)的時(shí)候需要綜合各個(gè)方面的因素，這樣才能確保設(shè)計(jì)具有可操作性，在對(duì)耐沖擊性進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要定好鉤緩系統(tǒng)的參數(shù)這樣才能計(jì)算出其強(qiáng)度，在具體工作中鉤緩的鉤舌、鉤體以及緩沖器的強(qiáng)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(qiáng)度以及剛度，從而能夠在很大程度上減小駕駛?cè)藛T受傷的可能性。

2.1 耐沖擊性原理

車輛碰撞沖擊是一個(gè)非常突然的事情，在碰撞的一瞬間會(huì)產(chǎn)生巨大的載荷，在這個(gè)能量釋放的時(shí)候會(huì)嚴(yán)重危害到附近范圍內(nèi)的人的安全，當(dāng)然車會(huì)受到的傷害就需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行判斷，但是為了保證人在受到撞擊時(shí)可以免受危險(xiǎn)，需要對(duì)車的耐沖擊性進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)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(qiáng)度一定要滿足實(shí)際要求，強(qiáng)度以及剛度是機(jī)械設(shè)備都比較看重的兩個(gè)方面，在處理這方面問(wèn)題時(shí)，一定要根據(jù)路段受到的最大沖擊進(jìn)行驗(yàn)算，從而對(duì)元件的強(qiáng)度以及剛度進(jìn)行具體要求，保證人員的安全。

2.2 耐沖擊車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

我國(guó)車體的結(jié)構(gòu)主要是：低架、司機(jī)室、側(cè)墻以及后墻這幾部分組成。對(duì)于機(jī)車的結(jié)構(gòu)在工藝制作的時(shí)候是有著較高要求的，在安裝機(jī)車各部分時(shí)要充分考慮到機(jī)車是由鋼板壓型并通過(guò)焊接而成的箱體。在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到這方面，在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)搭配設(shè)計(jì)。另外，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要結(jié)合客戶對(duì)機(jī)車的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是在設(shè)計(jì)時(shí)要注意一個(gè)問(wèn)題，就是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)一定要建立在符合總體要求的基礎(chǔ)上進(jìn)行工作設(shè)計(jì)在這個(gè)過(guò)程中還需要確定一些影響設(shè)計(jì)的技術(shù)參數(shù)，從而保證機(jī)車的 安全以及實(shí)用效果。主要需要參考的數(shù)值無(wú)非就是低架與地面的高度等。

2.3 主要部件材料

對(duì)于主要部件材料的選擇也是需要根據(jù)要求的，在這里我國(guó)電力機(jī)車車體在結(jié)構(gòu)上采用的鋼材材質(zhì)是合金鋼。

2.4 主要部件結(jié)構(gòu)

機(jī)車在進(jìn)行耐沖性能方面設(shè)計(jì)的時(shí)候主要需要參考司機(jī)室、牽引梁、牽引座等部件根據(jù)其在機(jī)車內(nèi)部的結(jié)構(gòu)并根據(jù)耐沖性對(duì)于部件強(qiáng)度以及剛度的固定進(jìn)行科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)。對(duì)于司機(jī)室、牽引梁、牽引座等部件這幾個(gè)部件在具體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中都是有著具體的流程指導(dǎo)的，需要參照其要求進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。

3 ?機(jī)車耐沖性計(jì)算分析

3.1 靜強(qiáng)度計(jì)算

在對(duì)車體進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候需要根據(jù)一定的指標(biāo)，判斷機(jī)車是否滿足實(shí)際需求，那么就需要對(duì)車體的強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，主要是計(jì)算車體表現(xiàn)出的載荷工況進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)在電力車體中使用吸能裝置后機(jī)車的耐沖性能得到很大的提高，目前交通運(yùn)輸工具其具備的速度一般都很高，而通過(guò)以上對(duì)結(jié)構(gòu)方面改善以及吸能裝置的插入使得機(jī)車在遭遇到時(shí)速為15km/h撞擊之后機(jī)車表面并沒(méi)有出現(xiàn)太大的傷害只是司機(jī)座位置處出現(xiàn)輕微的塑性形變，遭遇時(shí)速為20km/h機(jī)車撞擊后前座會(huì)產(chǎn)生塑性形變并在1min之后會(huì)恢復(fù)如初。

3.2 計(jì)算結(jié)果分析

根據(jù)載荷工況計(jì)算實(shí)際的載荷值，根據(jù)機(jī)車可能會(huì)出現(xiàn)的沖擊對(duì)安全指數(shù)進(jìn)行估測(cè)，在計(jì)算驗(yàn)證階段需要對(duì)車體中的應(yīng)力進(jìn)行分析。并且需要考慮到實(shí)際工作中橫向振器座位處的振動(dòng)系數(shù)。在對(duì)車體進(jìn)行安全系數(shù)計(jì)算的時(shí)候需要了解正常計(jì)算的數(shù)值其安全系數(shù)都應(yīng)該大于1，這樣才能保證機(jī)車的耐沖擊性符合實(shí)際要求。

4 ?結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)機(jī)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(duì)這三方面進(jìn)行計(jì)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(huì)不會(huì)受傷的問(wèn)題，通過(guò)增強(qiáng)機(jī)車的使用性能從而為后期相關(guān)工作人員在機(jī)車安全設(shè)計(jì)方面提供一些參考意見(jiàn)。

參考文獻(xiàn)

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