馬麗英

(中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，山東 青島 266111)

1 原試驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)及存在的問(wèn)題

軌道車輛車體強(qiáng)度試驗(yàn)平臺(tái)主要包括立撐組成、底座組成、踏面組成、護(hù)欄組成、斜撐等結(jié)構(gòu)，采用Q235-A鋼焊接而成。立撐組成落于車體試驗(yàn)臺(tái)縱向梁支撐座上，用M30螺栓緊固，護(hù)欄高度約120mm。為防止寬車體與試驗(yàn)平臺(tái)踏面干涉，踏面寬度設(shè)置為720mm，試驗(yàn)平臺(tái)的承載能力約5t。

在車體強(qiáng)度垂向加載試驗(yàn)中，試驗(yàn)配重人員需將試驗(yàn)砝碼從試驗(yàn)平臺(tái)移到試驗(yàn)車體內(nèi)，按試驗(yàn)要求放置于車內(nèi)底架地板上，采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)后，再將試驗(yàn)砝碼放回試驗(yàn)平臺(tái)上，完成對(duì)試驗(yàn)車體垂向加載試驗(yàn)。在試驗(yàn)配重人員搬運(yùn)砝碼的過(guò)程中，試驗(yàn)平臺(tái)端部與試驗(yàn)車體側(cè)墻車門之間有約400mm的間隙(如圖1所示)，存在人員安全隱患和砝碼掉落碰傷試驗(yàn)車體的情況。另外，原試驗(yàn)平臺(tái)的承載能力不能滿足放置7t砝碼吊運(yùn)的需求。

圖1 原試驗(yàn)平臺(tái)

2 試驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)改進(jìn)

針對(duì)以上問(wèn)題，需對(duì)試驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，同時(shí)增加試驗(yàn)平臺(tái)的承載能力，消除存在的安全隱患。

2.1 技術(shù)方案

將試驗(yàn)平臺(tái)的主承載結(jié)構(gòu)橫梁方鋼由50mm×4mm改為80mm×5mm，試驗(yàn)平臺(tái)高度提高100mm，平臺(tái)中部增加2處輔助支撐以增加垂向支撐能力，提高整個(gè)平臺(tái)的承載能力，達(dá)到可以承載7t試驗(yàn)砝碼的要求。另外，在試驗(yàn)平臺(tái)的下部增加可伸縮的小平臺(tái)，固定后，用于縮小與試驗(yàn)車體間的縫隙，消除安全隱患。改進(jìn)后的試驗(yàn)平臺(tái)模型如圖2所示。

圖2 改進(jìn)后平臺(tái)模型

2.2 可實(shí)現(xiàn)的功能

對(duì)試驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行升級(jí)改造，提升了安裝高度，在平臺(tái)下部增加手動(dòng)推出裝置，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)平臺(tái)的平移功能，可根據(jù)被試車體的寬度調(diào)節(jié)試驗(yàn)平臺(tái)的伸出量，保證試驗(yàn)平臺(tái)與車體的間隙小于20mm，避免人員踩空和砝碼掉落。同時(shí)，在試驗(yàn)平臺(tái)內(nèi)側(cè)增加護(hù)欄，在平臺(tái)吊裝過(guò)程中防止砝碼滑移掉落，節(jié)省了砝碼裝卸時(shí)間，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。

3 試驗(yàn)平臺(tái)的承載能力校核

對(duì)垂向加載試驗(yàn)平臺(tái)施加垂向載荷進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。根據(jù)試驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)際尺寸，建立1/2幾何模型。采用Hypermesh軟件的實(shí)體單元PSOLD進(jìn)行網(wǎng)格劃分，包括104497個(gè)單元，有限元計(jì)算模型如圖3所示。

圖3 有限元計(jì)算模型

對(duì)試驗(yàn)平臺(tái)單獨(dú)施加7t均布垂向載荷，模型中最大計(jì)算應(yīng)力為168.8MPa，小于許用應(yīng)力345MPa，安全系數(shù)為2.1。對(duì)試驗(yàn)平臺(tái)和活動(dòng)部分同時(shí)加載垂向載荷共同作用(試驗(yàn)平臺(tái)施加7t均布垂向載荷，活動(dòng)部分施加0.3t載荷)，模型中最大計(jì)算應(yīng)力為185.6MPa，安全系數(shù)為1.86。模型輸出的計(jì)算應(yīng)力小于所用材料的屈服極限，加載單元模塊結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足試驗(yàn)要求，最大應(yīng)力點(diǎn)位于立柱與橫梁的連接處。

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

改造后的試驗(yàn)平臺(tái)滿足7t砝碼堆放和吊運(yùn)的要求，增加的伸縮機(jī)構(gòu)對(duì)地鐵車體、動(dòng)車組車體等不同車型具有間隙調(diào)節(jié)功能。試驗(yàn)人員在作業(yè)中無(wú)踩空風(fēng)險(xiǎn)，也杜絕了人員站立不穩(wěn)等原因造成砝碼碰傷車體情況的發(fā)生。同時(shí)，增加的護(hù)欄在試驗(yàn)平臺(tái)吊運(yùn)過(guò)程中能夠固定砝碼，無(wú)需在吊運(yùn)前后進(jìn)行砝碼裝卸，滿足吊運(yùn)安全需求。改進(jìn)后的試驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)用效果如圖4所示。

圖4 改進(jìn)后平臺(tái)應(yīng)用效果

5 結(jié) 論

改進(jìn)后的試驗(yàn)平臺(tái)通過(guò)強(qiáng)度校核和試驗(yàn)驗(yàn)證，證明其強(qiáng)度滿足試驗(yàn)要求。改造后的試驗(yàn)平臺(tái)已經(jīng)應(yīng)用于多個(gè)車型試驗(yàn)中，明顯改善了人員的作業(yè)環(huán)境，更便于吊運(yùn)和人員作業(yè)，大大提高了試驗(yàn)效率，達(dá)到了降本增效的目的。