捣固车液压油箱支撑结构与分析

张博闻 李景州

（太原中车时代轨道工程机械有限公司，山西 太原030000）

1 概述

捣固车用于铁路线路维修中的临时补修和经常保养，具有自动抄平、起道、捣固、取砟、道肩区域线路整形等功能[1]。其液压油箱用于整车液压系统的液压油存储，能过滤进入液压泵和返回油箱的液压油，同时具有油温检测与反馈、低液位报警、液压油加热、液位显示、散热、分离油液中的气泡、沉淀杂质等功能。使用环境：a.海拔高度：≤2000m；b. 环境温度：-25℃-+50℃；c. 相对湿度：≤95%。应用环境：满足酸雨、烟雾、风沙、雨雪、粉尘严重的场合，且满足列车和车辆振动和冲击的要求。油箱有效容积：≥800L（计算时按800L 算）。

2 油箱分析（图1）

油箱受力分为两个方向，一个是图中Z 向，还有一个是Y 向。

运行时加速或制动产生的惯性力：F=ma=1.8mg

作业时产生的惯性冲击力：F=ma=2.2mg

式中，m-箱体内液体质量；a-冲击加速度；g-重力加速度。上述值选取是根据《机械设计手册》推荐值，并结合经验值确定。综合考虑，油箱结构近似对称只对油箱前后面的一面进行分析

a.工况1：运行时加速或制动产生的惯性力;

b.工况2：作业时产生的惯性冲击力。

分析结果表明：

a. 在重力和运行时加速或制动产生的惯性力共同作用下，油箱前面或后面与与油箱下面中间连接处受力最大，最大力为32.8Mpa。

b. 在重力和作业时产生的惯性冲击力，油箱前面或后面与与油箱下面中间连接处受力最大，最大力为40.4Mpa。

图1 捣固车液压油箱与支撑结构

3 液压油箱支撑机构分析

根据前期结构设计和各个系统之间的校核，对支撑结构进行修改，因为油箱上的回油过滤器离侧墙较近安装和拆卸困难，所以油箱往另一端移动100mm，又因为车上的悬线与支撑结构的两个筋板干涉，所以将其去掉。考虑到支撑结构顶部斜上角处与车棚干涉，所以将角落处斜切一部分。支撑结构通过螺栓连接在车体侧墙上。由于支撑结构比较特殊，有必要进行受力分析。

在UG 中建立三维模型，导成stp 格式；在workbench 中划分网格，施加载荷和约束，即可进行有限元求解。有限元模型如图4。

图2 工况1 受力情况

图3 工况2 受力情况分析结果表明

图4 支撑机构有限元模型

图5 支架受力工况一

图6 支架受力工况二

有限元材料采用Structural Steel，共261061 个节点，127631个单元。约束：安装螺栓孔处和安装座与车体侧墙上接触面；载荷：油箱安装座上施加油箱重量，6 个安装孔上所受惯性冲击力（按照F=ma=2.2mg 计算）。

4 支撑机构有限元分析结果

综合考虑，选取以下两种工况来进行有限元计算：

工况一：列车在静止的时候，受重力作用，如图5 所示。

工况二：列车运行作业时，受重力和惯性冲击力作用，如图6 所示。

由图5 和图6 看出，最大受力点在缺少筋板左侧竖梁与最上边横梁连接处。工况一时，所受最大力为27.2Mpa；工况二时，所受最大力为50.8Mpa。均满足强度要求。

5 结论

对某新开发的捣固车液压油箱支撑结构进行分析，建立了油箱和支撑结构的有限元模型，分析了受力情况。为液压油箱支撑结构提供了有价值的参考。