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為了滿足鐵路干線客運要求，研制了200 km/h六軸大功率客運交流傳動電力機車，它是在某型機車項目構建的六軸大功率交流傳動電力機車設計平臺的基礎上研發(fā)的。排障器是200 km/h客運機車的重要組成部分，固定于機車牽引梁上，主要作用是排除軌道內(nèi)側的障礙物。排障器能否正常的排除障礙物，直接關系到機車運行的安全性，因此，有必要對排障器結構進行強度分析。
200 km/h客運機車排障器主要包括：排障器、感應線圈支座、小排障器組裝。它由不同厚度的鋼板焊接而成，整體的曲線形狀與車頭相吻合，這樣的結構可以使機車在高速運行時，減少空氣阻力。200km/h客運機車排障器所用的主要材料為低溫容器板16MnDR和Q345B。根據(jù)UIC 566-2006《客車車體及其部件的載荷腳的規(guī)定》，車體母材區(qū)域的許用應力為材料的屈服強度，焊縫區(qū)域的許用應力，材料在靜載荷作用下的許用應力值如表所示。根據(jù)TB/T2541-201以機車車體靜強度試驗規(guī)范的要求，車體排障器中央底部須能承受140 kN靜壓力而不發(fā)生永久性變形。根據(jù)標準BS EN 12663-200以鐵路設施。鐵路機車車身的結構要求腳的規(guī)定，車體在所有靜載荷工況的載荷作用下，車體的應力均要求達到1.15的安全系數(shù)。
由于本研究中載荷主要施加在排障器上，此時小排障器組裝對排障器結構影響很小，因此，在排障器有限元模型中忽略了小排障器組裝。本研究主要是對排障器進行強度分析，暫時不考慮安裝螺栓的強度，安裝螺栓對排障器的影響通過約束來表達。排障器是由不同厚度的鋼板焊接而成，主要采用She1163單元，通過設置不同的實常數(shù)來模擬不同厚度的鋼板，與排障器相接觸的牽引梁上的板采用單元Solid45來模擬。改進前排障器有限元模型如圖所示，此排障器有限元模型總單元數(shù)為30593，總節(jié)點數(shù)為33153。根據(jù)實際情況，對排障器有限元模型施加約束和載荷：約束牽引梁上的板的上平而，在排障器的上翼板和牽引梁上的板建立接觸對，在排障器的上翼板螺栓孔位置的節(jié)點和牽引梁上的板螺栓孔位置的節(jié)點建立剛性禍合關系來模擬安裝螺栓的作用，約束與安裝座相連的螺栓孔位置，把140 kN作用在排障器中央底部。
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