机车高圆簧的有限元分析

2012-11-27王生武李晓苏吴昌华

铁道机车车辆 2012年4期

王生武，李晓苏，吴昌华

（大连交通大学，辽宁大连116028）

随着铁路向着高速、重载方向的快速发展，机车车辆的动力学性能越来越被重视，对车辆运行品质的要求也越来越高。机车车辆悬挂系统参数和轨道系统参数等对机车车辆动力学性能、曲线通过性能及运行稳定性等具有重要的影响。作为机车上的二系悬挂装置，因其具有良好的减振效果等优势，在现代机车车辆上得到广泛应用，是决定机车动力学性能的重要构件之一，因此高圆簧的力学分析计算也是一个重要内容。

然而，在高圆簧生产和开发的设计计算中，其刚度计算等至今仍然沿用材料力学的简化计算方法，或者是直接依靠工程经验来完成。这种方法的计算模型是将弹簧看成等截面弹性直杆，再利用试验数据确定修正系数，完全忽略了高圆簧的实际结构、上下端弹簧丝几何形状的变化［1-2］。另一方面在计算中仅仅考虑计算剪应力，但当机车运行过曲线时，高圆簧要承受很大的弯矩，法向应力值相当可观。近年来出现了用有限元法算法，但由于在分析中没有考虑上下两端的橡胶垫板的接触非线性、弹簧变形的几何非线性等力学非线性问题，计算结果仍不太理想。本文使用ABAQUS软件，在考虑上述各类非线性问题的条件下，模拟机车通过曲线等各种真实工况，对高圆簧进行了分析。