某型高强度车体钢结构运输工装设计及仿真计算

1 车体参数

车体（含车钩）尺寸：长19200mm（含车钩），宽：3360mm，高：4067mm（不含排障器），车体重量（含两端车钩）：18t。该车体由运输工装支撑，将车体与运输工装一并放置在运输载具上，同时用一些绳索进行捆绑。车体所有重量均由运输工装来承担。

2 支撑方案设计

2.1 转向架与车体之间由二系橡胶悬挂装置配合，车体重量均由二系弹簧来支撑，因此设计该工装与车体的二系接触面配合。车体钢结构重量由装向架二系接触面传递至运输工装。

2.2 考虑到载具在运输路上的限高要求，设计运输工装高度不宜太高，与车体配合后高度不得超过限界。

2.3 考虑到车体较大的重量，车体与工装配合后的重心高度不宜太高，且重心设置在适当的位置。考虑到工装需合理分担车体重量，因此将工装架放置在Ⅰ端和Ⅱ端两个距离最近的牵引销之间，能较好的承担车体重量。

3 工装方案设计

3.1 设计技术要求：

a.考虑该工装与载具接触面积足够大，能避免运输过程中因颠簸引起车体摆动幅度过大；

b.工装结构简单易于制造，且考虑柔性化设计，可灵活运用于不同车型的运输；c.工装结构可靠性强，足以支撑车体重量，而且有一定的安全裕度。

3.2 三维模型设计：

图 3 为工装架三维结构示意图。该工装架主要分为两部分，上面的为上部支撑结构（黄色），下部分为底部支撑结构（红色）。两部分由M16 螺栓配合弹簧垫片以及平垫片紧固（各4 组）。

件 1 与车体底架枕梁上盖板接触，件 2 内腔提供存放底架枕梁牵引销的物理空间，件 3 与底部支撑结构连接。

4 仿真计算

4.1 参数设置

车体钢结构净重约 18 吨，自重 176400N，两个工装架分别受88200N 的载荷，因此根据以上参数建立有限元模型。

整体采用实体单元相结合进行网格划分。有限元模型单元尺寸按30mm 进行离散，共有12929 个单元，80587 个节点。

4.2 静强度工况

整个模型施加标准重力加速度，支撑台上表面分别施加44100N 的载荷，运输工装下平面分别施加固定约束

根据计算结果可看出，最大变形位置为横梁中间，总变形量约为 0.06mm ，结合使用场景，该变形量在可接受范围内，如图7 所示。

4.3.1 最大应变

4.3.2 最大应力

根据计算结果可看出，最大应力位置为支撑台平面，应力为13.3MPa，该最大应力在可接受范围内，如图8所示。

5 结语

通过分析高强度车体钢结构的运输要求，本着结构可靠，易于制造，具有柔性化的设计原则，设计出该运输工装。并应用有限元法对该工装进行强度分析，综合计算结果得出该工装完全满足使用需求，使用市面上常见的钢材制造，均可满足使用需求。

参考文献：

[1]GB/T700-2006，碳素结构钢[S].

[2]EN15085-3-2022，轨道应用－轨道车辆及其部件的焊接－第3 部分：设计要求[S].

[3]GB1589-2016，汽车、挂车及汽车列车外轮廓尺寸、轴荷及质量限值[S].