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制动梁是铁道车辆上最重要的部件之一，它的损伤故障对行车安全影响极大，尤其我国铁路货运不断实施重载以来，制动梁方面的损伤故障显得更为突出，成为一个不可忽视的问题.铁路货车组合式制动梁自问世以来，装车后出现了许多的质量问题。制动梁是一个超静定结构，在车辆运行中承受较大的交变载荷及冲击力，制动时承受制动力以及车轮对闸瓦的反作用力，因此受力状况较为恶劣。本文运用有限元分析对其强度进行了分析，并用实物进行了试验验证，以期为企业对组合式制动梁在强度依据方面提供参考。
组合式制动梁适用于三大件式转向架(滑槽式)，如图所示，制动梁主要由闸瓦托、端头、撑杆、弓形梁和支柱等五部分组成.其中端头为整体式锻件，两端口处有加强肋，撑杆为外径50 mm，内径为30 mm的管材，弓形梁是直径33 mm的棒材，3个零件通过热套装工艺组合成制动梁梁体.同时，用滑块取代滚子轴在滑槽中导向和支撑，闸瓦托与梁体使用SFT折头螺栓进行紧固。根据TB/T 1978-2007《铁道货车组合式制动梁》中相关规定，组合式制动梁在进行静载荷试验时，将制动梁两端的闸瓦托支撑在模拟闸瓦上，载荷施加在支柱圆销上.所需施加的试验载荷包括挠度试验载荷、永久变形试验载荷、安全系数试验载荷和切向载荷，各载荷的计算公式，为模拟轮对踏面作用在一个模拟闸瓦上的切向力，得到挠度试验载荷、永久变形试验载荷、安全系数试验载荷，载荷计算结果与TB/T 1978-2007中所规定的数值一致。按照表中的相关规定进行加载，其静载荷试验安装与加载示意图如图所示，试验内容、试验载荷、实际变形和允许变形如表所示。由表可知，试件挠度载荷试验变形量均小于允许变形量，永久变形试验和安全系数变形量也小于允许变形量，两试件静载荷试验合格。
由于制动梁支柱为非对称结构，且属于装配体，故取制动梁整体来建立有限元模型.整个模型共包含5个面面接触对，分别为：闸瓦托和端头，端头和撑杆，撑杆和弓形梁，弓形梁和支柱上部U型槽，支柱下部圆孔和撑杆；闸瓦托、端头、撑杆、弓形梁和支柱均采用四面体实体单元进行结构离散.为保证计算精度，经过多次试算，直到前后两次计算误差小于5%为止，所确定制动梁有限元模型如图所示，共离散为49210个节点，21644个单元。制动梁材质均为钢性材料，计算时取弹性模量E=2.1Xe5 MPa，泊松比0.3。参照TB/T 1978-2007《铁道货车组合式制动梁》中挠度载荷试验规定，在闸瓦托圆弧面上施加径向约束；在支柱圆销孔处施加挠度试验载荷104.5kN，在Ansys Workbench软件中按照轴承载荷施。由图制动梁位移分布图可见，组合式制动梁最大位移约为1.61 mm，该值与表中挠度载荷试验中测得的最大变形量(平均值为1.62 mm)相一致，表明该文所建立有限元模型正确。
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