本發(fā)明設(shè)計一種低地板有軌電車的儲能模塊柜體及其柜體設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

目前，節(jié)能減排成為世界各國共同關(guān)注的焦點，而有軌電車正在受到青睞，即將大量投入使用，這不僅符合國家“科技、人文、生態(tài)、高效”的發(fā)展主題，而且代表了現(xiàn)代交通的發(fā)展趨勢。有軌電車最常見的就是低地板車。目前針對軌電車的儲能模塊柜體的結(jié)構(gòu)設(shè)計沒有專門的設(shè)計方法，通常是用實際的受力試驗來進(jìn)行結(jié)構(gòu)強度的驗算，耗時耗力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)強度牢固、散熱效果好的低地板有軌電車的儲能模塊柜體。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明包括柜體鋼結(jié)構(gòu)框架，所述柜體鋼結(jié)構(gòu)框架為長方體結(jié)構(gòu)，所述柜體鋼結(jié)構(gòu)框架包括兩個平行設(shè)置的第一長方形框體和第二長方形框體，在第一長方形框體和第二長方形框體之間設(shè)有若干個支撐住，在第一長方形框體和第二長方形框體內(nèi)設(shè)有加強桿，在第一長方形框體和第二長方形框體的加強桿之間設(shè)有若干個支撐住，在柜體鋼結(jié)構(gòu)框架的四個側(cè)邊依次設(shè)有第一側(cè)板、第二側(cè)板、第三側(cè)板和第四側(cè)板，在柜體鋼結(jié)構(gòu)框架的正面鉸接有兩個可以閉合的第一柜門和第二柜門，在第一柜門和第二柜門上設(shè)有柜門把手，在第一長方形框體上設(shè)有卡置槽，在第一柜門和第二柜門上設(shè)有卷舌鎖，卷舌鎖上設(shè)有能卡置槽配合的卡置舌部，在柜體鋼結(jié)構(gòu)框架內(nèi)設(shè)有高壓器件區(qū)放置組件，所述高壓器件區(qū)放置組件包括第一底板，在第一底板上設(shè)有若干個接觸器安裝座、若干個扎線桿、若干個正極銅牌安裝座和若干個負(fù)極銅牌安裝座，在第一側(cè)板上設(shè)有若干個通風(fēng)風(fēng)扇和若干個吊耳、在第二側(cè)板上設(shè)有若干個通氣孔，在第三側(cè)板上設(shè)有若干個百葉窗和若干個吊耳。柜體鋼結(jié)構(gòu)框架的結(jié)構(gòu)簡單，方便制造加工，加強桿增加了整體的結(jié)構(gòu)強度，通風(fēng)風(fēng)扇和通氣孔增加了整體的散熱效果。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在第二側(cè)板上設(shè)有鉸鏈連接座，第二側(cè)板上的鉸鏈連接座的一端與第一柜門連接，在第四側(cè)板上設(shè)有鉸鏈連接座，第四側(cè)板上的鉸鏈連接座的一端與第二柜門連接，在長方形框體與第一柜門、第二柜門的接觸面上設(shè)有密封板，密封板上設(shè)有密封條。

本發(fā)明還包括一種低地板有軌電車的儲能模塊柜體的設(shè)計方法，包括以下步驟：

a、有限元模型的建立：

（1）根據(jù)儲能模塊柜體的柜體鋼結(jié)構(gòu)框架的結(jié)構(gòu)形狀尺寸在hypermesh軟件進(jìn)行建模，對柜體鋼結(jié)構(gòu)框架的整體結(jié)構(gòu)抽取中面，然后采用殼單元shell181進(jìn)行離散處理，shell181單元設(shè)置為非協(xié)調(diào)模式的完全積分算法，并且控制有限元計算模型的三角形單元所占比例小于5%，單元翹曲小于10度；

（2）通過hypermesh軟件對單個超級電容模組將其簡化為集中質(zhì)量施加于質(zhì)心處，采用mass21單元對集中質(zhì)量進(jìn)行模擬，然后通過beam188單元和點接觸算法將集中質(zhì)量與柜體鋼結(jié)構(gòu)框架上螺栓孔位置處連接，對于柜體鋼結(jié)構(gòu)框架上的鋼結(jié)構(gòu)焊接處采用節(jié)點耦合的方法進(jìn)行建模；

b、各工況下儲能模塊柜體的強度計算：

（1）將柜體鋼結(jié)構(gòu)框架的有限元模型導(dǎo)入到ansys軟件中；

（2）在ansys軟件中進(jìn)行第一種工況的結(jié)構(gòu)強度計算，在ansys軟件中設(shè)置第一種工況狀態(tài)，第一種工況模擬裝有儲能模塊柜體的車輛的垂向工況，第一種工況下的載荷為額外的垂向沖擊加速度為1.5g，然后在ansys軟件中對柜體鋼結(jié)構(gòu)框架上各點的等效應(yīng)力進(jìn)行vonmises應(yīng)力評定，判斷柜體鋼結(jié)構(gòu)框架上各點的等效應(yīng)力與柜體鋼結(jié)構(gòu)框架材料的屈服強度的大小關(guān)系；

（3）在ansys軟件中進(jìn)行第二種工況的結(jié)構(gòu)強度計算，在ansys軟件中設(shè)置第二種工況狀態(tài)，第二種工況模擬裝有儲能模塊柜體的車輛的垂向工況、急加速工況、急轉(zhuǎn)彎工況下的合成工況，第二種工況下的載荷為額外的垂向沖擊加速度為1.5g、進(jìn)擊加速時的沖擊加速度為0.7g和急轉(zhuǎn)彎時沖擊加速度為0.7g，然后在ansys軟件中對柜體鋼結(jié)構(gòu)框架上各點的等效應(yīng)力進(jìn)行vonmises應(yīng)力評定，判斷柜體鋼結(jié)構(gòu)框架上各點的等效應(yīng)力與柜體鋼結(jié)構(gòu)框架材料的屈服強度的大小關(guān)系；

（4）在ansys軟件中進(jìn)行第三種工況的結(jié)構(gòu)強度計算，在ansys軟件中設(shè)置第三種工況狀態(tài)，第三種工況模擬裝有儲能模塊柜體的車輛的垂向工況、緊急制動工況、急轉(zhuǎn)彎工況下的合成工況，第三種工況下的載荷為額外的垂向沖擊加速度為1.5g、緊急制動時的沖擊加速度為0.7g和急轉(zhuǎn)彎時沖擊加速度為0.7g，然后在ansys軟件中對柜體鋼結(jié)構(gòu)框架上各點的等效應(yīng)力進(jìn)行vonmises應(yīng)力評定，判斷柜體鋼結(jié)構(gòu)框架上各點的等效應(yīng)力與柜體鋼結(jié)構(gòu)框架材料的屈服強度的大小關(guān)系。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式來對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的側(cè)視圖。

圖3為圖2標(biāo)記a的放大示意圖。

圖4為本發(fā)明的柜體鋼結(jié)構(gòu)框架的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明的高壓器件區(qū)放置組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

由圖1至圖5所示，本發(fā)明包括柜體鋼結(jié)構(gòu)框架，所述柜體鋼結(jié)構(gòu)框架為長方體結(jié)構(gòu)，所述柜體鋼結(jié)構(gòu)框架包括兩個平行設(shè)置的第一長方形框體1和第二長方形框體2，在第一長方形框體1和第二長方形框體2之間設(shè)有若干個支撐住3，在第一長方形框體1和第二長方形框體2內(nèi)設(shè)有加強桿4，在第一長方形框體1和第二長方形框體2的加強桿4之間設(shè)有若干個支撐住3，在柜體鋼結(jié)構(gòu)框架的四個側(cè)邊依次設(shè)有第一側(cè)板5、第二側(cè)板6、第三側(cè)板7和第四側(cè)板，在柜體鋼結(jié)構(gòu)框架的正面鉸接有兩個可以閉合的第一柜門8和第二柜門9，在第一柜門8和第二柜門9上設(shè)有柜門把手10，在第一長方形框體1上設(shè)有卡置槽11，在第一柜門8和第二柜門9上設(shè)有卷舌鎖12，卷舌鎖12上設(shè)有能卡置槽11配合的卡置舌部13，在柜體鋼結(jié)構(gòu)框架內(nèi)設(shè)有高壓器件區(qū)放置組件，所述高壓器件區(qū)放置組件包括第一底板14，在第一底板14上設(shè)有兩個接觸器安裝座15、兩個扎線桿16、兩個正極銅牌安裝座17和兩個負(fù)極銅牌安裝座18，在第一側(cè)板5上設(shè)有若干個通風(fēng)風(fēng)扇19和若干個吊耳20、在第二側(cè)板6上設(shè)有若干個通氣孔21，在第三側(cè)板7上設(shè)有若干個百葉窗22和若干個吊耳20，在第二側(cè)板6上設(shè)有鉸鏈連接座23，第二側(cè)板6上的鉸鏈連接座23的一端與第一柜門8連接，在第四側(cè)板上設(shè)有鉸鏈連接座23，第四側(cè)板上的鉸鏈連接座23的一端與第二柜門9連接，在長方形框體與第一柜門8、第二柜門9的接觸面上設(shè)有密封板24，密封板24上設(shè)有密封條25。柜體鋼結(jié)構(gòu)框架的結(jié)構(gòu)簡單，方便制造加工，加強桿增加了整體的結(jié)構(gòu)強度，通風(fēng)風(fēng)扇和通氣孔增加了整體的散熱效果。密封板24和密封條25增加了儲能模塊柜體上第一柜門8、第二柜門9與長方形框體連接的密封性。

本發(fā)明還包括一種低地板有軌電車的儲能模塊柜體的設(shè)計方法，包括以下步驟：

a、有限元模型的建立：

（1）根據(jù)儲能模塊柜體的柜體鋼結(jié)構(gòu)框架的結(jié)構(gòu)形狀尺寸在hypermesh軟件進(jìn)行建模，對柜體鋼結(jié)構(gòu)框架的整體結(jié)構(gòu)抽取中面，然后采用殼單元shell181進(jìn)行離散處理，shell181單元設(shè)置為非協(xié)調(diào)模式的完全積分算法，并且控制有限元計算模型的三角形單元所占比例小于5%，單元翹曲小于10度；

（2）通過hypermesh軟件對單個超級電容模組將其簡化為集中質(zhì)量施加于質(zhì)心處，采用mass21單元對集中質(zhì)量進(jìn)行模擬，然后通過beam188單元和點接觸算法將集中質(zhì)量與柜體鋼結(jié)構(gòu)框架上螺栓孔位置處連接，對于柜體鋼結(jié)構(gòu)框架上的鋼結(jié)構(gòu)焊接處采用節(jié)點耦合的方法進(jìn)行建模；

b、各工況下儲能模塊柜體的強度計算：

（1）將柜體鋼結(jié)構(gòu)框架的有限元模型導(dǎo)入到ansys軟件中；

（2）在ansys軟件中進(jìn)行第一種工況的結(jié)構(gòu)強度計算，在ansys軟件中設(shè)置第一種工況狀態(tài)，第一種工況模擬裝有儲能模塊柜體的車輛的垂向工況，第一種工況下的載荷為額外的垂向沖擊加速度為1.5g，然后在ansys軟件中對柜體鋼結(jié)構(gòu)框架上各點的等效應(yīng)力進(jìn)行vonmises應(yīng)力評定，判斷柜體鋼結(jié)構(gòu)框架上各點的等效應(yīng)力與柜體鋼結(jié)構(gòu)框架材料的屈服強度的大小關(guān)系；

（3）在ansys軟件中進(jìn)行第二種工況的結(jié)構(gòu)強度計算，在ansys軟件中設(shè)置第二種工況狀態(tài)，第二種工況模擬裝有儲能模塊柜體的車輛的垂向工況、急加速工況、急轉(zhuǎn)彎工況下的合成工況，第二種工況下的載荷為額外的垂向沖擊加速度為1.5g、進(jìn)擊加速時的沖擊加速度為0.7g和急轉(zhuǎn)彎時沖擊加速度為0.7g，然后在ansys軟件中對柜體鋼結(jié)構(gòu)框架上各點的等效應(yīng)力進(jìn)行vonmises應(yīng)力評定，判斷柜體鋼結(jié)構(gòu)框架上各點的等效應(yīng)力與柜體鋼結(jié)構(gòu)框架材料的屈服強度的大小關(guān)系；

（4）在ansys軟件中進(jìn)行第三種工況的結(jié)構(gòu)強度計算，在ansys軟件中設(shè)置第三種工況狀態(tài)，第三種工況模擬裝有儲能模塊柜體的車輛的垂向工況、緊急制動工況、急轉(zhuǎn)彎工況下的合成工況，第三種工況下的載荷為額外的垂向沖擊加速度為1.5g、緊急制動時的沖擊加速度為0.7g和急轉(zhuǎn)彎時沖擊加速度為0.7g，然后在ansys軟件中對柜體鋼結(jié)構(gòu)框架上各點的等效應(yīng)力進(jìn)行vonmises應(yīng)力評定，判斷柜體鋼結(jié)構(gòu)框架上各點的等效應(yīng)力與柜體鋼結(jié)構(gòu)框架材料的屈服強度的大小關(guān)系。

通過柜體鋼結(jié)構(gòu)框架的尺寸大小進(jìn)行建模然后進(jìn)行強度分析來判斷是否滿足結(jié)構(gòu)強度的要求，省去了現(xiàn)實中的實物載荷試驗工序，試驗驗證方法更加高效，降低了試驗驗證成本。