一種車載電源柜靜強度分析方法的應(yīng)用

隨著我國經(jīng)濟的高速增長，軌道交通行業(yè)得以快速發(fā)展，作為國家重要基礎(chǔ)設(shè)施、國民經(jīng)濟大動脈和大眾化交通工具，軌道車輛關(guān)鍵電子設(shè)備運行的安全性和可靠性得到越來越多的重視。電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)伴隨著電力電子行業(yè)也得到蓬勃發(fā)展，其大部分是由鈑金件折彎建立起來的。本文介紹的電源柜是電力機車司機室內(nèi)的關(guān)鍵電子設(shè)備，機柜結(jié)構(gòu)以Q235A方管為骨架基礎(chǔ)，再以1.5mm厚冷軋鋼板和不銹鋼鋼板折彎后覆蓋，整機結(jié)構(gòu)按照EN15085標準（軌道應(yīng)用-軌道車輛和車輛部件的焊接認證體系）進行焊接。焊接完成后，運用有限元仿真軟件對此電源柜進行靜力學(xué)分析，檢驗其機械結(jié)構(gòu)強度是否可靠。研究問題我們主要針對電源柜的靜強度進行分析，柜體主體結(jié)構(gòu)使用材料Q235A，根據(jù)GB/T21563-2018《軌道交通機車車輛設(shè)備沖擊和振動試驗》中的沖擊試驗條件I類A級車體安裝標準，進行如下設(shè)置。⑴峰值加速度（標稱脈沖）取值。垂向：30m/s2；橫向：30m/s2；縱向：50m/s2。⑵考慮儲能柜本身的質(zhì)量以及機車啟動時的牽引和緊急制動，柜體在機車運行時受到垂向、橫向、縱向沖擊以及振動影響，確定了以下五種極限工況（柜體重力與慣性力的耦合）。1)第一種工況：柜體重力mg+垂向慣性力-m·30（y軸負方向）。2)第二種工況：柜體重力mg+橫向慣性力-m·30（z軸負方向）。3)第三種工況：柜體重力mg+橫向慣性力m·30（z軸正方向）。4)第四種工況：柜體重力mg+縱向慣性力-m·50（x軸負方向）。5)第五種工況：柜體重力mg+縱向慣性力m·50（x軸正方向）。由于軌道的高低不平順引起了機車垂直方向的振動，第一種工況考慮的是儲能柜自身的重力與垂直方向慣性力的耦合。由于機車通過道岔、曲線，機車本身又具有蛇形的趨勢以及軌道的水平不平順都會產(chǎn)生橫向振動，這樣機車內(nèi)的儲能柜體就會受到?jīng)_擊，第二、三種工況就是考慮這種情形的，即電源柜自身的重力與橫向慣性力的耦合。第四、五種工況分別考慮的是機車的緊急制動和啟動時的牽引。分析過程已知技術(shù)參數(shù)：有限元柜體材料Q235A，重量為95.30kg；模塊盒重量為15kg；電源插件單個重量為25kg，共4個。根據(jù)五種工況的條件進行試驗，得到各工況下的應(yīng)力云圖和總體變形云圖分別見圖1～圖5，各個工況條件下的靜強度分析結(jié)果見表1。圖1工況一下柜體的應(yīng)力云圖和總體變形云圖圖2工況二下柜體的應(yīng)力云圖和總體變形云圖圖3工況三下柜體的應(yīng)力云圖和總體變形云圖圖4工況四下柜體的應(yīng)力云圖和總體變形云圖圖5工況五下柜體的應(yīng)力云圖和總體變形云圖表1柜體在各個工況條件下的靜強度分析結(jié)果分析與結(jié)論從表1有限元分析結(jié)果可知：⑴電源柜在五種工況條件下，材料的最大應(yīng)力值均小于Q235A的屈服極限235MPa，最大位移值均太小，可以忽略不計。⑵