动车组蓄电池箱侧板强度改进方案研究论文_杨丽勋,张颖娜,苗壮

摘要：动车组蓄电池箱的基本功能是容纳和保护电池组，其结构必须保证保留最大容纳空间的基础上满足足够的强度。同时，需考虑动车组多变的运行环境，推荐使用框架结构，即边框、底框使用型材焊接，电池箱外形首选规则长方形，并根据布置要求可适当调整。

关键词：电池箱、风压、结构、加强

一、电池箱侧板变形、开裂原因调查、分析

1、风压载荷说明如下：

根据运行环境可知：列车的最高试验速度为275km/h，最高运行速度为250km/h，电池箱的位置在转向架的后侧，列车运行时所受的迎风阻力经过前方转向架的阻挡，不能全部直吹到电池箱侧板上，电池箱位置如图1：

（2）在最高试验速度275km/h运行时速下，转向架后侧电池箱流场计算结果，如图2所示。

由图可知，电池箱侧壁上压力分布范围在-1200Pa—3700Pa之间，且大面积范围为负压，考虑到电池箱侧壁迎风面开裂情况。参考该区域平均压力水平，计算中按照侧壁受均匀压力1500Pa计算，该平均压力的合力远大于实际情况。

2、电池箱侧板变形、开裂结论

综合电池箱安装位置、运行风压、静力工况及疲劳工况分析：电池箱在风压力作用下，若侧壁发生较大变形（与实际情况相似时），在静强度和疲劳强度上均不能保证结构安全，表明结构发生破坏的主要原因是，侧壁刚度降低，在风压作用下，发生较大的位移，从而导致其静强度和疲劳强度均不满足设计要求，发生破坏； 从以上分析，结构优化应当从提高侧壁刚度角度入手，提升结构安全性能。

二、电池箱侧板强度增强方案

1、将蓄电池箱裙板打开，安全吊绳挂钩拿掉，轻轻放开电池箱裙板，让其保持自由下垂开启状态，拔出导轨两侧固定销，将蓄电池框架从箱内拉出到最大位置如图3所示。

2、在蓄电池箱左侧板内侧放入预先焊接完成的十字斜拉筋，用记号笔参照焊接图纸划出拉铆后需焊接的位置标记，取出十字斜拉筋，打磨内侧预焊接位置漆面并清洗处理。

3、在蓄电池箱左侧板内侧放入十字斜拉筋，并在侧板上配钻拉铆孔，用拉铆枪从侧板外侧或内侧用盲孔铝拉铆钉将十字斜拉筋固定（注：尽量在外侧拉铆，如外侧无法操作时，在内侧进行拉铆作业）。按照图5所示将十字斜拉筋焊在蓄电池箱左侧板的内侧。

4、 用钢丝刷、干磨砂纸等对焊接缝及因焊接而造成的漆面受损部位进行内外打磨，直到露出金属光泽，无污物，如图18、19所示，并用酒精擦拭干净，外部涂抹白色环氧面漆RAL9010两遍，内部涂抹灰色环氧底漆RAL7036两遍。

结语：

1、经过静力和疲劳分析发现，原始结构在合理的载荷范围下，侧壁变形较小，其静强度和疲劳强度均能满足设计要求。

2、通过与现场调研对比，通过增加载荷方式，增加侧壁变形与实际情况相当时，发现电池箱在静强度和疲劳强度上均不能保证结构安全，结构将在焊接区域发生破坏。通过分析可知，原始结构设计能够满足要求，现场电池箱发生破坏并非普遍现象，电池箱发生破坏的主要原因是侧壁刚度发生改变，使其在风压力作用下产生了较大的位移产生的。

3、通过增加侧壁刚度的优化措施后，电池箱的静强度和疲劳强度均能满足设计要求，特别在极端严苛的载荷条件下也能保证结构安全。报告中提供的优化方案可在一定程度上改善电池箱开裂的现象。

论文作者:杨丽勋,张颖娜,苗壮

论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第23期

论文发表时间:2020/1/9

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