2-1000升LNG气瓶系统框架设计及模型分析

(整期优先)网络出版时间:2019-08-18
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2-1000升LNG气瓶系统框架设计及模型分析

秦健平文楚

东风柳州汽车有限公司广西柳州545000

摘要:随着经济社会的不断发展,运输成本及人工成本不断提升,卡车司机在不断的寻找降低燃料成本支出。2-1000升气瓶就是为客户解决降低燃料成本的方案之一,因为气价受时间、地域性影响比较大,2-1000升气瓶提供了长续航的可能,也就意味着有较多加气站的选择空间。

关键词:系统框架、模型分析、双气瓶

1、引言:至2010年以来,市场上出现LNG替换CNG的苗头,为提升续航里程,单气瓶容积从450升、500升到995升、1000升,双气瓶配置从2-450升,2-500升到今天的2-1000升发展。这些体现着市场引导的产品配置升级,产品改良换代。本文根据市场变化,以牵引车2-1000升车载气瓶的实际使用情况,对框架进行设计、建模分析,设计一套系统的框架,不仅满足轻量化要求,同时满足车辆使用各种工况要求。

2、2-1000升气瓶系统框架设计

2.12-1000升气瓶系统简介

2.1框架总成设计

在框架总成中包含不同结构的材料,其中横梁、立梁、斜拉梁、底梁、副梁均采用方钢,箍带总成、气瓶垫板、气瓶撑板、侧板均采用板材。

3、模型分析

3.1模型搭建

该系统总成是通过CATIA三维组件数模,采用前处理工具HyperMesh分析软件解读该几何数模,通过该HyperMesh软件可以有效的控制网格划分。处理后参数:面单元平均尺寸:6mm;体单元平均尺寸:3mm;节点数:30.05万;单元数量:29.1万

3.2材料参数及载荷参数

材料分别选择510L,Q345,Q235;屈服极限(MPa)分别为355,470,370,强度极限(MPa)分别为510,345,235;

载荷参数:垂直:-6g;转向:Z向-1g,Y向5g;制动:Z向-1g,X向-6.6g;刚度:X、Y、Z向±8g

3.2.1垂直冲击工况

在垂直冲击工况下,计算结果箍带总成安全系数6.1,角铁侧板安全系数10.2,框架安全系数4.48,整体安全系数评估4.48,满足材料设计要求。

3.2.2转弯工况

在弯曲工况下,计算结果箍带总成安全系数9.59,角铁侧板安全系数1.5,框架安全系数1.1,整体安全系数评估1.1,满足材料设计要求。

3.3.3制动工况

在制动工况下,计算结果箍带总成安全系数3.6,角铁侧板安全系数3.8,框架安全系数0.9,整体安全系数评估0.9,不满足材料设计要求。

3.3.4刚度

约束条件(Constraint)及载荷条件(Load)为:1、工况1/2:Z向-1g+/-8g;2、工况3/4:Z向-1g,Y向+/-8g;3、工况5/6:Z向-1g,X向+/-8g。

图二分析汇总

3.3.5校验改进

制动工况最小静态安全因子为0.96,小于1,不满足强度设计要求。可在前端支撑杆与副梁焊接处增加三角形筋板,同时在侧板与支撑板焊接的上端增加斜边过渡。改进后制动工况计算结果如图三所示,安全系数大于1,满足设计要求

图三、改进优化图

4结论

本文仅是通过对2-1000升气瓶系统框架进行结构设计、局部优化的措施,并在不同部位选用合适的材料,通过CAE分析校对分析,最终满足设计要求。目前该系统已经通过整车可靠性试验,并实现量产,为客户创造价值。

参考文献:

[1]张文博.重型商用汽车车架轻量化设计[J].汽车实用技术,2012年,第9期:18-22.

[2]张传增.基于Hypermesh有限元分析的桥壳轻量化设计[J].汽车实用技术,2014年第1期:60-64

[3]张希悦.车载LNG气瓶的设计与分析[J].工程技术(文摘版),2017年,第2期289-289