بررسي تاثير پارامترهاي موثر بر عمر خستگي اتصال جوش بازوي گيربكس لوكوموتيو به بدنه بوژي با استفاده از مدل المان محدود صحه گذاري شده با نتايج تجربي

Study on the influences of effective parameters on the fatigue life of welded joint between locomotive gearbox baracket and bogie using FE model verified by experimental results

در سيستم محركه لوكوموتيوهاي قطارهاي برون شهري وظيفه‌ي نگهداري گيربكس و اتصال آن به بدنه‌ي بوژي بر عهده‌ي بازوي گيربكس است. اين بازو يك قطعه‌ي ريختگي است كه از طرفي توسط جوش به بدنه‌ي بوژي متصل شده است و از سمت ديگر گيربكس را نگه داشته است. اين قطعه در مسير‌هاي رفت و برگشت تحت تنش‌هاي متناوب قرار مي‌گيرد و پديده خستگي در آن بوجود مي‌آيد. در اين مقاله هدف بررسي اثر پارامترهاي موثر بر عمر خستگي بازوي گيربكس لوكوموتيو مي‌باشد. طول خط جوش ، جنس و ضخامت بازو از جمله پارامترهاي اساسي طراحي بازو به‌شمار مي‌آيند. مدل المان محدود براي تخمين عمر خستگي ايجاد شده است. عمر خستگي از مدل المان محدود و با كمك نرم افزار اف‌اي‌سيف محاسبه شده است. جهت ارزيابي هر يك از پارامترها در تخمين ميزان عمر خستگي بازو از روش طرح عاملي كامل در طراحي آزمايش استفاده شد. آزمايش‌ها مطابق طراحي آزمايش انجام شدند. طبق نتايج حاصل طول خط جوش بيشترين تاثير را بر روي عمر خستگي دارد و پس از آن ضخامت و در آخر تغييرات جنس باعث تغيير عمر خستگي بازوي گيربكس مي‌شوند. همچنين عمر خستگي مناسب ناشي از انتخاب مناسب پارامتر‌ها برابر با 306762 سيكل مي‌باشد كه با مقايسه با مدل اوليه با عمر 234609 سيكل، 45/30% بهبود يافته است.

In the driving system of trains locomotives, Gearbox bracket connects gearbox to the bogie frame. This baracket is a casting part which welded to the bogie frame and is connected to the gearbox. This part suffers the fluctuating stresses during the train paths in both go and return paths. In this paper, influences of effective parameters on fatigue life of this baracket were investigated. The length of welded lines, material and thickness of baracket are the effective parameters. The FE model in FE Safe software was developed to predict the fatigue life. Factorial design was used to design of experiments. Experiments were done according to designed procedure. Results showed that, weld length, thickness of baracket and material of baracket has greater effect on fatigue life respectively. Also, in the fair choice of parameters, fatigue life became 330440 cycles which is 30.45% more than the fatigue life for initial model of baracket.