(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111571854.1 (22)申请日 2021.12.21 (71)申请人 大连重工环保工程有限公司 地址 116000 辽宁省大连市甘井 子区金新 路1号6层 申请人 大连华锐 重工集团股份有限公司 (72)发明人 韩波　张守云　齐桂营　彭晨宇　 于平　曹海云　刘学　 (74)专利代理 机构 大连东方专利代理有限责任 公司 21212 代理人 姜玉蓉　李洪福 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种轨道走 行台车结构的有限元分析方法 (57)摘要 本发明提供一种轨道走行台车结构的有限 元分析方法， 包括以下步骤： 台车架结构建模； 台 车架和车轮的连接； 所述车轮轴与所述车轮轴承 间通过耦合重合节点的自由度进行模拟； 车轮和 驱动部分； 进行车轮的约束； 轮压的输出； 通过在 有限元软件后处理模块中输出车轮梁单元的轴 力和车轮底部的弹簧力， 获取不同工况下走行结 构各个方向轮压。 本发明的模型简单明了， 采用 常用的线性单元而并没有采用接触和非线性单 元， 局部合理简化， 模型求解迅速， 便于对设备进 行整体分析， 本发明可以清晰的传递载荷和约束 且本发明轮 压结果显示 合理便捷。 权利要求书1页 说明书4页 附图5页 CN 114239147 A 2022.03.25 CN 114239147 A 1.一种轨道走 行台车结构的有限元分析 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 台车架结构建模； 通过板壳单 元或者实体单 元对所述台车架结构进行建模； S2： 台车架和车轮的连接； 车轮轴承通过刚性单元模拟以连接车轮轴和轴承座， 车轮轴 和车轮用梁单元模拟； 所述车轮轴与所述车轮轴承间通过耦合重合节点的自由度进行模 拟； S3： 车轮和驱动部分； S4： 进行车轮的约束； 通过用梁单元模拟， 车轮和轮轴连接处直接连接； 车轮和轨道接 触部位通过柔性和刚性连接相融合的方法； S5： 轮压的输出； 通过在有限元软件后处理模块中输出车轮梁单元的轴力和车轮底部 的弹簧力， 获取不同工况 下走行结构各个方向轮压 。 2.根据权利要求1所述的一种轨道走行台车结构的有限元分析方法， 其特征在于， 所述 台车架结构建模过程中， 台车销轴通过梁单元模拟， 和轴孔之 间通过刚性单元连接； 所述连 接处通过耦合重合节点自由度的方式， 释放轴向旋转自由度和轴向位移自由度； 轴向位移 自由度在剪切块 位置采用耦合重合节点自由度的方式进行约束连接 。 3.根据权利要求1所述的一种轨道走行台车结构的有限元分析方法， 其特征在于， 所述 车轮轴与所述车轮轴承间的耦合三个方向位移自由度和除轴向外两个方向旋转自由度， 使 得所述车轮轴可以绕轴心旋转。 4.根据权利要求1所述的一种轨道走行台车结构的有限元分析方法， 其特征在于， 驱动 轮车轴的轴向旋转由驱动结构力矩臂约束， 力矩臂采用梁单元模拟； 所述力矩臂和轮架的 连接通过耦合重合节点的自由度进 行模拟， 其中， 只限制所述车轮轴的轴向旋转自由度， 其 他自由度全部释放。 5.根据权利要求1所述的一种轨道走行台车结构的有限元分析方法， 其特征在于， 所述 接触部位 通过直接约束竖直方向位移自由度来实现竖直方向的刚性约束。 6.根据权利要求1或5任意一项所述的一种轨道走行台车结构的有限元分析方法， 其特 征在于， 所述接触部位的水平方向通过弹簧单元， 根据走行台车和门架支腿的刚度设定弹 簧刚度， 从而实现柔 性约束。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114239147 A 2一种轨道走行台车结构的有限元分析方 法 技术领域 [0001]本发明涉及工程机械数据处理技术领域， 具体而言， 尤其涉及一种轨道走行台车 结构的有限元分析 方法。 背景技术 [0002]对于在轨道上运行的起重机、 堆取料机、 装卸船机等轮轨式设备， 走行台车是大车 运行最主要的承载部件。 台车架上部通过销轴或者法兰板连接设备支腿， 台车架下部通过 轮轴与车轮组相连接， 用以承担整个设备的上部重量； 在设备工作时， 台车架将上部所有的 重量和载荷传递给车轮组， 车轮组再带动整个设备在轨道上运行。 作为轮轨式设备最重要 的支撑构件， 走行台车结构的安全性和稳定性直接决定着轮轨式设备 的性能， 因此对于走 行台车结构的分析至关重要。 [0003]在当代轮轨式设备的有限元分析计算中， 越来越多地采用设备整体建模的方法， 通过合理的连接单元和耦合方法实现各个部件之间的连接。 建立设备整体模型有利于简化 载荷的传递， 便于设备整体的载荷组合， 提高分析计算的效率。 但是对于走行台车结构来 说， 由于车轮和轨道的接触是一种自适应的接触连接方式， 因此走行台车结构的模型简化 如何做到既简单实用又能最大程度的模拟实际工作状态至关重要。 [0004]目前文献和应用中对于走 行台车结构的分析存在以下几方面 缺点： [0005]1、 结构模型的连接简化无法体现走 行驱动的载荷 传递； [0006]2、 结构模型的约束无法体现走 行台车的平衡特性， 轮压计算结果相差过 大； [0007]3、 无法方便的输出 走行轮压等计算数据。 发明内容 [0008]根据上述提出结构模型的连接简化无法体现走行驱动的载荷传 递、 结构模型的约 束无法体现走行台车的平衡特性， 轮压计算结果相差过大以及无法方便的输出走行轮压等 计算数据的技术问题， 而提供一种轨道走行台车结构的有限元分析方法。 本发明主要利用 一种轨道走 行台车结构的有限元分析 方法， 包括以下步骤： [0009]步骤S1： 台车架结构建模； 通过板壳单元或者实体单元对所述台车架结构进行建 模； [0010]步骤S2： 台车架和车轮 的连接； 车轮轴承通过刚性单元模拟以连接车轮轴和轴承 座， 车轮轴和车轮用梁单元模拟； 所述车轮轴与所述车轮轴承间通过耦合重合节点的自由 度进行模拟； [0011]步骤S3： 车轮和驱动部分； [0012]步骤S4： 进行车轮的约束； 通过用梁单元模拟， 车轮和轮轴连接处直接连接； 车轮 和轨道接触部位 通过柔性和刚性连接相融合的方法。 [0013]步骤S5： 轮压的输出； 通过在有限元软件后处理模块中输出车轮梁单元的轴力和 车轮底部的弹簧力， 获取不同工况 下走行结构各个方向轮压 。说　明　书 1/4 页 3 CN 114239147 A 3