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某型大功率交流傳動電力機車是大同電力機車有限公司與阿爾斯通公司聯(lián)合研發(fā)的雙節(jié)重聯(lián)軸大功率交流傳動重載貨運電力機車，機車設(shè)計以阿爾斯通公司的PRIMA系列機車為原型，適應(yīng)大秦線2萬t重載貨運牽引。車體作為機車的主要承載部件，在機車運行中，承受著垂直載荷、水平?jīng)_擊載荷和側(cè)向力的作用，并向車鉤傳遞牽引力和制動力，所以車體結(jié)構(gòu)必須經(jīng)過強度分析和剛度分析。
1車體結(jié)構(gòu)特點
某型電力機車車體是框架式整體承載全鋼箱形殼體焊接結(jié)構(gòu)，采用模塊化設(shè)計，由底架、司機室、側(cè)墻、后端墻、頂蓋等構(gòu)成一個大而復(fù)雜的箱形結(jié)構(gòu)。主要結(jié)構(gòu)特點：單端司機室、具有部分中梁式底架、波紋板側(cè)墻、可拆卸大頂蓋、中間走廊、中間低位牽引拉桿傳遞牽引力方式等。圖為車體實體模型。
整個車體的壓縮/牽引機械阻力符合AAR標準，車體兩端承受3600 kN的靜壓力和2500kN的靜拉力而不會產(chǎn)生永久性變形，其他靜強度要求符合UIC566標準。緩沖器和車體具有超載承受能力。
單節(jié)車體主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：
底架長度17723 mm；
底架寬度2850 mm；
底架上平面距軌面高度1630 mm；
車體寬度2856 mm；
車鉤中心線距軌面高度880±10 mm；
車頂距軌面高度3642 mm；
車鉤縱向中心線距離18975 mm；
機車排障器距軌面高度110±10 mm；
2車體靜強度和疲勞強度計算分析
2.1車體力學模型
車體結(jié)構(gòu)在橫向和縱向不完全對稱，為使車體計算模型與實際應(yīng)用車體結(jié)構(gòu)保持一致。保證計算結(jié)果的準確性，本次汁算采用整車模型，最大限度地模擬實際車體結(jié)構(gòu)及其受力特點，并減少因模型簡化而引起的計算誤差整車模型。節(jié)點數(shù)238000個，單元數(shù)236000個。
2.2車體材料參數(shù)及計算驗收標準
側(cè)墻蒙皮材料采用S275J2G4，屈服極限σe= 275 MPa，車體其他承載結(jié)構(gòu)材料采用S355J2G4，屈服極限σe= 355 MPa。對于所有鋼材型號，E =楊氏模量=210 000M Pa，ν=泊松比=0.3。對于垂向載荷工況和牽引工況，在焊縫區(qū)和有切口效應(yīng)的截面變化區(qū)，取安全系數(shù)為1.65；在無切口效應(yīng)的非焊縫區(qū)，取安全系數(shù)為1.5。對于壓縮工況、拉伸工況、抬車工況和司機室保護工況，在焊縫區(qū)和有切口效應(yīng)的截面變化區(qū)，取安全系數(shù)為1.1；在無切口效應(yīng)的非焊縫區(qū)，取安全系數(shù)為1。整備狀態(tài)下車體彎曲自振頻率與轉(zhuǎn)向架的點頭和沉浮振動頻率的比值應(yīng)大于等于1.4。一般情況下機車轉(zhuǎn)向架的點頭和沉浮振動頻率為5～7 Hz，整備狀態(tài)車體垂向一階彎曲振動頻率應(yīng)大于等于10 Hz。
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