专利名称：大功率机车扫石器装配的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机车设备领域，尤其涉及一种大功率机车扫石器装配。
背景技术：
目前，大功率机车转向架扫石器装配安装于构架两个侧架的前端部，整个扫石器装配上集成了轮缘润滑装置、橡胶板扫石器以及撒砂喷嘴。扫石器支架上部为一个法兰座， 通过4个安装螺栓连接到构架的前端部，法兰座下部与一个直径为89mm厚的钢管，通过间隙配合，对接焊在一起，钢管中间部位焊接了一个轮缘润滑的安装板，下部安装了橡胶扫石板和撒砂支管，整个扫石器支架的重量约为28. 3Kgo该设计的动应力试验结果显示，法兰座与钢管的对接焊缝处动应力过高，根据Miner线性累计损伤理论计算，测得的等效应力的计算值为114. 17MPa，高于经打磨、加磁粉探伤的焊缝处99MPa的限度值，疲劳寿命不能够满足机车的使用要求。对该设计结构进行了有限元分析，其静强度的有限元计算结果显示，在对接焊缝处问题应力最大，根据计算结果将扫石器支架结构进行改进，以减少对接焊缝处的应力。为了改善其应力情况，将原来的间隙配合改为过渡配合，同时在钢管端部以下 23mm处增加了 6个塞焊孔，对接焊缝及塞焊处均要求打磨及磁粉探伤以提高许用应力。其主要目的就是要将对接处的焊接应力分散到法兰座与钢管配合的整个区域，因为在配合区域下端的接触区域将承担一部分载荷，从而使对接处的等效应力下降到评价标准的限度值以下，以满足疲劳寿命的要求。改进后的设计结构经计算，最大应力出现在母材，幅值为 25MPa。焊接处最大应力出现在塞焊处，幅值为22MPa，静强度的有限元分析结果显示扫石器支架改进方案可以有效改善应力水平。其动应力试验结果显示，焊缝区域的测点等效应力幅为48. 3MPa，相对于之前的动应力试验结果114MPa降低较多；塞焊区域测点，接近塞焊点，等效应力幅为94. 5MPa，低于磁粉探伤加打磨焊缝处99MPa的极限值，满足了疲劳寿命的要求。但是但此种结构对于工艺质量的要求很高，不利于扫石器支架及机车的批量生产。 由于工艺质量的难以保证，此种结构的扫石器支架在随后的机车运用过程中，扫石器支架的塞焊处容易出现裂纹。通过对以上两个结构的分析和研究，总结出两种结构的设计缺点1.设计结构问题典型的悬臂结构和钟摆结构，整个结构的自振较大，根部受力情况恶劣。2.设计裕度极小扫石器位于车轮前方，直接影响行车安全，应有较大的设计裕度。3.应力最大点位于塞焊缝周边从计算分析和动应力测试看，应力最大点位于塞焊周边。4.塞焊质量要求太高塞焊孔直径只有Φ 16，很难保证焊缝与法兰及钢管完全熔合，工艺生产上难度极大。
实用新型内容本实用新型所解决的技术问题是提供一种大功率机车扫石器装配，结构简单同时能够通过整体结构的弹性变形来将机车运行过程中来自各个方向的振动能量释放掉，避免应力集中。本实用新型采用的技术方案是，大功率机车扫石器装配，包括橡胶板扫石器，所述胶板扫石器通弹性支架连接到机车转向架。弹性支架为折弯钢板。所述弹性支架包括连接架和支撑架，连接架由两个U形钢板于开口处相互连接而成，U形钢板的两臂与底板不垂直，连接架固定于机车转向架。U形钢板的两臂与底板的夹角范围为70°至90°。两个U形钢板于开口处通过螺栓连接。所述支撑架通过螺栓连接于连接架。所述支撑架为阶梯型折弯钢板。所述支撑架的折弯处设置有加强筋。所述连接架下端安装有轮缘润滑装置。本实用新型的有益效果是，将一个完全刚性的结构改进成一个刚柔结合的结构， 通过整体结构的弹性变形来将机车运行过程中来自各个方向的振动能量释放掉，避免应力集中，从而保证扫石器的使用寿命；整个结构具有一定的弹性的同时重量比之前的结构要轻一些，更有效减轻最大应力；避免了扫石器支架的上部由于焊接质量要求过高而在生产中产成的焊接缺陷，并且将可能出现的最高应力幅从焊缝处转移到了母材上；同时整个扫石器支架的结构制造简便，符合大批量生产的要求。
图1为本实用新型立体结构图。图2为本实用新型主视图。图3为本实用新型的U型钢板。图中标记为1-连接架，2-支撑架，3-轮缘润滑装置。
具体实施方式
本实用新型的大功率机车扫石器装配，包括最下端的橡胶板扫石器，胶板扫石器通弹性支架连接到机车转向架。通过弹性支架缓冲机车的震动。为了加工及安装方便的考虑，弹性支架为折弯钢板，折弯钢板既有一定刚性，可以支撑其上装配的扫石器，又具有一定弹性，缓冲震动，减缓机构所受疲劳应力。弹性支架包括连接架1和支撑架2，连接架1上半部分由两个U型钢板于开口处相互连接而成，U形钢板的两臂与底板不垂直，连接架1固定于机车转向架，以螺栓连接。装配时，首先将两个U型结构的钢板折弯压型，然后将开口处相对，用螺栓、优选防松螺栓，将两个U型钢板连接在一起。所述支撑架2通过螺栓连接于连接架1，所述支撑架2为阶梯型折弯钢板，且折弯处设置有加强筋。如图所示，本实用新型的大功率机车扫石器装配下部的支撑架2是一个Z型的钢板折弯而成，折弯处前后共焊接有3块加强筋，3块加强筋都是经过特别的设计优化，满足等应力设计的要求；结构的中
4间部分，也就是连接架1下端安装有轮缘润滑装置3。为了使连接架1的弹性和刚性状态最佳，所述U形钢板的两臂与底板的夹角范围为70°至90°。通过有限元计算，载荷工况采用英国GMRT2100标准，表1为各种载荷工况下有限元计算应力值以及Q345钢材的应力限度值。表1-扫石器方案有限元计算结果
权利要求1.大功率机车扫石器装配，包括橡胶板扫石器，其特征在于所述胶板扫石器通过弹性支架连接到机车转向架。
2.如权利要求1所述的大功率机车扫石器装配，其特征在于所述弹性支架为折弯钢板。
3.如权利要求2所述的大功率机车扫石器装配，其特征在于所述弹性支架包括连接架(1)和支撑架0)，连接架(1)由两个U形钢板于开口处相互连接而成，U形钢板的两臂与底板不垂直，连接架(1)固定于机车转向架。
4.如权利要求3所述的大功率机车扫石器装配，其特征在于所述U形钢板的两臂与底板的夹角范围为70°至90°。
5.如权利要求3所述的大功率机车扫石器装配，其特征在于两个U形钢板于开口处通过螺栓连接。
6.如权利要求2所述的大功率机车扫石器装配，其特征在于所述支撑架(2)通过螺栓连接于连接架(1)。
7.如权利要求3所述的大功率机车扫石器装配，其特征在于所述支撑架(2)为阶梯型折弯钢板。
8.如权利要求7所述的大功率机车扫石器装配，其特征在于所述支撑架O)的折弯处设置有加强筋。
9.如权利要求7所述的大功率机车扫石器装配，其特征在于所述连接架(1)下端安装有轮缘润滑装置(3)。
专利摘要本实用新型公开了一种大功率机车扫石器装配，包括橡胶板扫石器，所述胶板扫石器通弹性支架连接到机车转向架。弹性支架为折弯钢板，包括连接架和支撑架，连接架由两个U形钢板于开口处相互连接而成，U形钢板的两臂与底板不垂直，连接架固定于机车转向架。U形钢板的两臂与底板的夹角范围为70°至90°。两个U形钢板于开口处通过螺栓连接。所述支撑架的折弯处设置有加强筋。连接架下端安装有轮缘润滑装置。本实用新型的大功率机车扫石器装配将一个完全刚性的结构改进成一个刚柔结合的结构，避免应力集中，有效减轻最大应力，并且将可能出现的最高应力幅从焊缝处转移到了母材上，适用于机车扫石工作。
文档编号B61F19/06GK202193089SQ20112028985
公开日2012年4月18日 申请日期2011年8月10日 优先权日2011年8月10日
发明者刘庸, 周元伟, 曲天威 申请人:中国北车集团大连机车车辆有限公司