汽车制造技术
现代制造工程（ModernManufacturingEngineering）
2015年第10期
全液压伸缩臂式换轨车结构设计及有限元分析
董杰，程文明，刘放
（西南交通大学机械工程学院，成都610031）
摘要：铁路的高速发展对长钢轨铺换车（简称换轨车）提出了更高的要求。为解决现有换轨车体积大、易掉道和工况适应能力差等端，研制出一款全液压伸缩臂式换轨车，利用换轨部件、伸缩臂和配重等的设计来解决上述问题。采用理论计算、有限元法以及实验测量对载荷进行详细分析，并根据实际作业情况设定6种工况，建立虚拟样机进行有限元分析，得到其静力学、动力学分析结果。结果表明，设计的换轨车符合要求，其三节臂腹板是应力危险位置，且容易失稳。
今后对于类似换轨机械考虑动载时可以取不小于1.2的动载系数。关键词：换轨车；载荷；伸缩臂；瞬态分析；屈曲分析；动载系数
中图分类号：TH21文献标志码：A文章编号：1671—3133(2015)10—0047—05
The structural design and finite element analysis of full hydraulic
rail switchingcarwithtelescopicboom
Dong Jie,ChengWenming,LiuFang
(Institute of Mechanical Engineering,Southwest Jiaotong University,Chengdu 610031,China)
Abstract : The highly rapid development of railways puts forward higher requirements for rail switching cars. In order to solve its current disadvantages of large volume, easy off-rail and poor adaptability to working conditions, will design a full hydraulic rail switching car, which uses the designs of rail switching components, telescopic boom and counterweight, etc to solve the above problems. It employs theoretical calculation, finite element method and experimental measurement to analyze the load in details and designs six working conditions according to actual operating conditions. It also establishes virtual prototype to carry out finite element analysis , thus getting its statics and dynamics analysis results. The results show that the designed rail switching car meets the requirements,whose three-arm web is dangerous positions for stress and also easy to lose balance. Therefore,for similar rail
switching machinery in the future,the coefficient no less than 1. 2 can be used when dynamic load is considered. Key words : rail switching car;load;telescopic boom; transient analysis ;buckling analysis ; dynamic load facton
0引言
随着铁路建设的飞速发展和第六次提速的完成我国铁路不断向高速重载、大运输密度的方向发展，这就要求主要干线必须换铺无缝线路，加上既有线路的日常更换，每年换轨工作量长达上万公里。但我国铁路换轨作业基本采用人工或简易机具的形式，效率低下且劳动强度大，因此急需一种安全高效的换轨设备，能在天窗点及时完成换轨大修作业。
目前我国换轨机械的研制相对于铁路发展仍处于滞后状态。由于对载荷工况缺少深人分析，现有换轨机械多存在体积大、弯道作业困难，以及容易发生
掉道等题，延误了线路的正常运行。文献[1]和文献2中换轨车结构体积大，需要两辆平车作为车底工况适应能力较差，转运不变，也缺少各工况下详细的计算检验，存在一定的不安全因素。本文结合成都铁路局科研项目，设计了一款能适应各作业工况、不掉道且结构紧的全液压伸缩臂式换轨车，并在详细分析载简及.况的前提下，对设计方案进行有限元分析，得到该换轨车在静力学、稳定性、模态和瞬态下的分析结果，为今后换轨机械的设计及计算提供参考。
结构设计 1
换轨车作业时由轨道车牵引，新、旧轨道通过换
*国家自然科学基金项目（51175442）；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（2010ZI03）；国家质检总局科技计划项目（2010QK302）
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