[实用新型]一种新型车架

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是一种新型车架，具体地说是采用8#普通槽钢替换原10#异型槽钢作为1t固定式矿车车架的纵梁，并在纵梁与轴卡接触的位置处焊接筋板，来减轻车架质量并增加车架的强度。

背景技术

对于1t固定式矿车来说，车架是整个矿车的主要承载部件，矿车的其他组成部分都安装在车架上，整个设备运输效率的高低都取决于车架。车架在运行过程中除承受车箱及货载的重量以外，还要承受很大的冲击、振动等附加动载荷。因此，车架应该具有足够的强度、刚度和抗疲劳性能，在满足矿车的机械强度和使用寿命的前提下，优化车架的结构和性能参数，降低车架自身的质量，从而提高整个矿车的提升和运输效率。

以1t固定式矿车作为研究对象，在详细了解矿车结构组成和特征参数的基础上，对矿车车架在典型工况下的受力进行分析。同时，借鉴道路交通运输车辆以及轨道交通运输车辆轻量化的思想，提出了一种矿车车架的高强化、轻量化的改进方法，并利用有限元分析软件ANSYS对车架进行研究，得出改进后的车架与原车架的分析结果。最终确定了以8#普通槽钢加强后来替换原10#异型槽钢，为井下作业矿车提供轻量化、高强化的途径，为1t固定式矿车车架的实用性设计提供有益参考。

发明内容

本实用新型的目的在于：通过借鉴交通运输车辆车架轻量化的成功经验，改变1t固定式矿车车架的零部件结构，进而实现车架的高强化和轻量化。

由于现有的1t固定式矿车车架纵梁一般采用的是异型槽钢，异型槽钢腹板较厚，冲击韧性较强，有助于增加车箱与槽钢之间的接触面积，便于矿车车箱与纵梁的焊接。但与普通槽钢相比，同型号的异型槽钢比普通槽钢质量要大，成本要高。且对于1t固定式矿车的车架，其具有足够的强度和刚度储备，可以在满足强度和刚度要求的前提下进行轻量化。

本实用新型的目的是这样实现的：

由于车架纵梁与轴卡接触处应力最大，强度最弱，是要进行加强的部位，如图1所示。因此选择8#普通槽钢替换原10#异型槽钢作为车架纵梁，并在距离纵梁端面400mm(纵梁与轴卡接触处)的位置分别焊接筋板来进行车架的局部加强，加强筋的位置如图2所示。其中筋板长度为38mm，高度为64mm，厚度为5mm。

利用ANSYS分析软件，对改进后的1t固定式矿车车架进行三维立体建模，划分网格并施加载荷与约束，再进行有限元分析，得到改进后的车架与原车架的有限元分析结果对照表，如表1所示。根据车架纵梁的许用应力，求出车架所能承受的最大碰撞力137500N，如表1所示。

表1 改进后的车架与原车架的有限元分析结果对照表

由表1可以看出，改进后的车架由于槽钢高度的减小使得矿车的重心降低，矿车的稳定性提高，同时使得车架质量减轻6.3kg，达到了轻量化的目的。且改进后的车架最大应力值93.316MPa，大于原车架纵梁的最大应力值68.165MPa，但小于车架的屈服强度195MPa。

改进后车架的最大变形量大于原车架纵梁的最大变形量0.37mm，但没有超过1mm，变形量很微小。因此，采用此种新型矿车车架，能够满足强度储备和轻量化的要求，建议井下生产一线的矿用车辆使用。

附图说明

图1是1t固定式矿车车架的结构图，图2是1t固定式矿车车架纵梁加强筋的位置图。

具体实施方式

利用ANSYS分析软件，对改进后的1t固定式矿车车架进行三维立体建模，划分网格并施加载荷与约束，再进行有限元分析，得到改进后车架与原车架的有限元分析结果对照表，如表1所示。根据车架纵梁使用材料的许用应力，求出车架所能承受的最大碰撞力137500N，见表1。

表1改进后的车架与原车架的有限元分析结果对照表

由表1可以看出，改进后的车架由于槽钢高度的减小使得矿车的重心降低，矿车的稳定性提高，同时使得车架质量减轻6.3kg，达到了轻量化的目的。且改进后的车架最大应力值93.316MPa，大于原车架纵梁的最大应力值68.165MPa，但小于车架的屈服强度195MPa。

改进后车架的最大变形量大于原车架纵梁的最大变形量0.37mm，但没有超过1mm，变形量很微小。因此，采用此种改进后的新型矿车车架，能够满足强度储备和轻量化的要求，因此建议井下生产一线的矿用车辆，采用8#普通槽钢加强后替换原10#异型槽钢作为车架纵梁，为矿车的实用性设计及其应用奠定理论基础。