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變壓器作為電力機(jī)車的關(guān)鍵部件，對(duì)機(jī)車運(yùn)營至關(guān)重要。機(jī)車運(yùn)行過程中，工況極為復(fù)雜，變壓器安裝時(shí)應(yīng)選取合適的螺栓，以保證變壓器在機(jī)車運(yùn)行時(shí)保持平穩(wěn)及緊固。本文對(duì)機(jī)車變壓器的安裝螺栓進(jìn)行選型分析，并對(duì)其靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算和有限元分析，驗(yàn)證變壓器的螺栓強(qiáng)度是否滿足設(shè)計(jì)要求。
螺栓用于把零部件互相連接起來，防止出現(xiàn)滑動(dòng)或互相脫開，應(yīng)可以拆卸。選擇螺栓時(shí)需要考慮機(jī)車的工作條件，螺栓的強(qiáng)度必須滿足不同載荷情況下的應(yīng)力要求；對(duì)于具有動(dòng)態(tài)或靜態(tài)負(fù)荷的螺栓連接的功能而言，應(yīng)存在一定的預(yù)緊力，螺栓的擰緊力矩必須保證變壓器在機(jī)車運(yùn)行過程中不發(fā)生滑動(dòng)。螺栓型號(hào)可按DIN25201-2-2006-C、TB/T3246.2-2010、Q/CSR52.2-2008等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇。變壓器安裝螺栓組的分布及加速度方向如圖所示變壓器的質(zhì)量為壓器重心在垂直方向上的距離為258mm，螺栓中心與結(jié)合面對(duì)稱軸縱向最遠(yuǎn)距離為1375+120=1495mm，螺栓中心與結(jié)合面對(duì)稱軸橫向最遠(yuǎn)距離為730+90=820mm。
如圖所示，變壓器的安裝螺栓組由分布在4個(gè)角上的4個(gè)小螺栓組組成，各小螺栓組中各螺栓之間的距離很小，各加速度產(chǎn)生的傾覆力矩對(duì)四個(gè)螺栓的載荷相近，為簡化計(jì)算，認(rèn)為它們相等，在計(jì)算時(shí)只考慮最邊緣的螺栓。采用公式分別計(jì)算出縱向和橫向加速度對(duì)螺栓的最大載荷。由于垂向加速度向下將增大螺栓的拉力，因此設(shè)定螺栓垂向加速度方向向下，縱向加速度方向向右，橫向加速度方向向外。把3個(gè)方向的加速度對(duì)螺栓的載荷合成，可得螺栓的工作載荷如螺栓結(jié)合面的合力為螺栓殘余預(yù)緊力，殘余預(yù)緊力的計(jì)算可以根據(jù)公式進(jìn)行。表列出了各螺栓結(jié)采用公式計(jì)算螺栓組的摩擦力：F′=576146.26N。橫縱向力的合力小于螺栓組的摩擦力，即F<F′，因此螺栓預(yù)緊是安全的，結(jié)合面不會(huì)產(chǎn)生相對(duì)滑移。從表可知，編號(hào)為1～4的螺栓受的工作載荷最大，因此只針對(duì)1～4號(hào)螺栓進(jìn)行強(qiáng)度校核。按EN12663標(biāo)準(zhǔn)校核螺栓強(qiáng)度是滿足要求的。
通過計(jì)算和校核可知，對(duì)于所選的機(jī)車的變壓器安裝螺栓，在運(yùn)用載荷和沖擊載荷的作用下，均滿足最大拉應(yīng)力小于相應(yīng)許用應(yīng)力、最大疲勞應(yīng)力小于相應(yīng)許用疲勞應(yīng)力的要求，滿足EN12663標(biāo)準(zhǔn)的要求和安全運(yùn)用要求。
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