某地铁车辆塞拉门系统短导筒的有限元分析

1、某地铁车辆塞拉门系统短导筒的有限元分析 摘 要：文章概述了国内某地铁车辆客室侧门系统的设计特点，介绍了塞拉门系统小挂架的优化原因。利用ansys有限元分析软件分别建立了改进前及改进后小挂架的有限元模型。分别对两个模型进行了静强度分析，结果表明，优化后的下挂架满足强度要求并且变形量明显小于优化前小挂架。 关键词：塞拉门；短导筒；有限元；静强度 引言 客室侧门系统作为地铁车辆的重要部件在车辆的运营中扮演着非常关键的角色。车辆运行站间距短、运量大的特点决定了客室侧门在频繁开闭的同时还要随时承受大客流的冲击，因而容易导致机械零部件的故障。短导筒作为塞拉门系统完成门板塞拉动作的关键部件，其强度及可靠性直

2、接威胁车门系统运行安全甚至影响地铁车辆的运营秩序。1、2 文章在对塞拉门系统短导筒结构设计进行深入研究后，利用ansys有线元分析软件对优化前及优化后的短导筒进行有限元分析，通过对比分析结果得出结论：优化后的小挂件静强度承载能力优于优化前短导筒。 1 短导筒优化说明 客室侧门系统在原既有线车辆客室侧门方案基础上进行优化。原方案客室侧门门机构如图1所示。优化后车辆客室侧门门机构如图2 所示。 图1 既有线车辆门机构 图2 广四南延车辆门机构 优化前的短导筒长导柱中心距离挂架边缘为7.5mm，优化后为23.5mm。优化后的短导筒减小了偏载对直线轴承的受力影响，室短导柱受力均匀，运行平稳，提高了车门

3、系统运行可靠性。 2 有限元模型 在solidworks软件中完成挂架的建模，将三维模型导入到ansys有线元分析软件中。在ansys中采用solid92单元对短导筒进行网格划分，最大单元尺寸为0.002m。划分完网格后的模型如图3、4所示。 图3 优化前短导筒有限元模型 图4 优化后短导筒有限元模型 3 添加约束及载荷 文章分析了门全开和全闭状态两种工况短导筒的静强度。车门全开时短导筒承受单扇门板重量约为79.5kg，车门全闭时短导筒所承受的垂向载荷很小约为3g。 对两个有限元模型采用相同的约束条件，如表1所示。 表1 载荷及约束条件 短导筒的材质为zg270，材料参数见表2。 表2 材料参

4、数表 4 分析结果 4.1 优化前 工况一：优化前短导筒在工况一条件下的位移云图及应力云图如图5、6所示。 优化前短导筒的最大变形为0.0186mm，最大变形在挂架下部锁销紧固处。短导筒的最大应力为35.8mpa，出现在短导筒拐角处。 安全系数s=屈服极限/最大应力=248/35.8=6.93。根据标准uic566，安全系数s1.1，即满足强度要求。 工况二：优化前短导筒在工况二条件下的位移云图及应力云图如图7、8所示。 优化前短导筒的最大变形为0.0516mm，最大变形在挂架下部锁销紧固处。短导筒的最大应力为75.9mpa，出现在短导筒拐角处。 安全系数s=屈服极限/最大应力=248/75.

5、9=3.27。根据标准uic566，安全系数s1.1，即满足强度要求。 工况二条件下的最大应力大于工况一条件下的最大应力，原因在于挂架下部需要施加锁紧力以保证长导柱与挂架下部的配合。 4.2 优化后 工况一：优化后短导筒的位移云图及应力云图如图9、10所示。 优化前短导筒的最大变形为0.0102mm，最大变形在挂架下部锁销紧固处。短导筒的最大应力为36.3mpa，出现在短导筒拐角处。 安全系数s=屈服极限/最大应力=248/36.3=6.83。根据标准uic566，安全系数s1.1，即满足强度要求。 工况二：优化后短导筒的位移云图及应力云图如图11、12示。 优化后短导筒的最大变形为0.0285最大变形在挂架下部锁销紧固处。短导筒的最大应力为108mpa，出现在短导筒拐角处。 安全系数s=屈服极限/最大应力=248/108=2.30。根据标准uic566，安全系数s1.1，即满足强度要求。 5 结束语 短导筒有线元分析计算结果对比见表3。 通过表3可以得出：优化后的短导筒满足强度要求，并且在同等载荷条件下变形量明显减小。 参考文献 1李淑俊.浅谈客车塞拉门的原理及应用j