70T通用敞車總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、70T通用敞車總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 西 南 交 通 大 學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 70T通用敞車總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 年 級:200X級 學(xué) 號:200XXX 姓 名:XXX 專 業(yè):鐵道車輛 指導(dǎo)老師:XXX 200X年 6 月 院 系 機(jī)械工程系專 業(yè)鐵道車輛年 級 200X姓 名 XXX題 目70T通用敞車總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師評 語 指導(dǎo)教師 簽章 評 閱 人評 語 評 閱 人簽章 成績答辯委員會(huì)主任 簽章 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書 班 級0X鐵道車輛 學(xué)生姓名XXX 學(xué) 號200XXXX發(fā)題日期:200X年4月9日完成日期: 6 月20日題 目70T通用敞車總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、本論文的目的、意

2、義 我國鐵路客貨混行的運(yùn)輸方式?jīng)Q定了貨物列車的運(yùn)輸密度已很難提高,因此,提高貨運(yùn)能力的唯一途徑就是增加鐵路貨車的載重量。增大軸重、減輕自重是提高貨車載重的有效途徑,也是我國鐵路和世界鐵路貨車的發(fā)展方向。根據(jù)我國鐵路線路和橋梁的現(xiàn)狀,發(fā)展載重70t 、軸重23 t的新型通用貨車,不僅能提高鐵路的貨運(yùn)能力,而且還能較好地適應(yīng)既有鐵路線橋的實(shí)際狀態(tài)。 為了盡快提高鐵路貨運(yùn)能力,緩解鐵路貨運(yùn)的緊張局面,2004 年,鐵道部下發(fā)了70 t 級新型通用敞車設(shè)計(jì)任務(wù)書。根據(jù)科技研究開發(fā)計(jì)劃和任務(wù)書的要求,各鐵路車輛集團(tuán) 有限責(zé)任公司紛紛開始研制開發(fā)C70 型敞車。 本設(shè)計(jì)正是基于這一實(shí)際需要而提出。2、學(xué)生

3、應(yīng)完成的任務(wù) (1)查閱與論文研究相關(guān)的中外文獻(xiàn)并翻譯不少于10000字符的外文資料。 (2)收集國內(nèi)外相關(guān)研究、設(shè)計(jì)資料,整理、分析研究、設(shè)計(jì)現(xiàn)狀,提出研究目標(biāo)。 (3)結(jié)合研究、設(shè)計(jì)目的,分析我國鐵路敞車中存在的不足,并從實(shí)際出發(fā)研究設(shè)計(jì)符合我國鐵路運(yùn)營需求的大噸位通用敞車,并完成其總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 (4)完成設(shè)計(jì)選題報(bào)告。(5)撰寫不少于15000字的設(shè)計(jì)說明書。3、論文各部分內(nèi)容及時(shí)間分配:(共 11.5 周)第一部分撰寫開題報(bào)告;1周 第二部分資料收集整理、設(shè)計(jì)構(gòu)思、擬訂設(shè)計(jì)提綱; 2周 第三部分完成畢業(yè)設(shè)計(jì)初稿并對初稿進(jìn)行修改; 4.5周第四部分完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書的編寫和外文翻譯;

4、2周 第五部分畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書審核定稿及裝訂(含圖紙打印)。 1周評閱及答辯1周備 注 指導(dǎo)教師: 200X年4月9日審 批 人: 200X年4月9日 摘 要 敞車是一種具有端、側(cè)壁而無車頂?shù)能囕v,主要供運(yùn)送礦石、礦建物資、木材、鋼材等大宗貨物用,也可用來運(yùn)送重量不大的機(jī)械設(shè)備。敞車約有35 萬輛,占我國貨車總量的60%。我國貨車總的來說,載重小,運(yùn)行速度低是我國貨車運(yùn)營能力差的主要原因。所以,要提高我國貨車的運(yùn)營能力,研究設(shè)計(jì)高速重載貨物列車非常重要。 本設(shè)計(jì)基于以上狀況,根據(jù)車輛設(shè)計(jì)參考手冊的基本理論和敞車車體結(jié)構(gòu)基本參數(shù)計(jì)算校核原則,對70T通用敞車進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),研究了敞車的性能,改善

5、了敞車現(xiàn)有狀況。對敞車的主要結(jié)構(gòu)車體、轉(zhuǎn)向架、車鉤緩沖裝置、制動(dòng)裝置的主要性能參數(shù)和尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容是底架梁的設(shè)計(jì),底架是車體的基礎(chǔ)、是主要的受力部件。因此底架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵,通過仔細(xì)分析底架受力情況設(shè)計(jì)中梁、大小橫梁、枕梁、端梁和側(cè)梁的尺寸、選材和在底架的布置。最后得出中梁和側(cè)梁的撓度和跨度控制是提高車輛的性能的關(guān)鍵。 側(cè)墻、端墻是在底架的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)的,結(jié)合實(shí)際受力,側(cè)墻和端墻為板柱式結(jié)構(gòu),組焊而成,側(cè)墻由上側(cè)梁、側(cè)柱、側(cè)板、連鐵、斜撐、側(cè)柱補(bǔ)強(qiáng)板及側(cè)柱內(nèi)補(bǔ)強(qiáng)座等組焊而成,端墻由上端梁、角柱、橫帶及端板等組焊而成。同時(shí),分別設(shè)計(jì)出各構(gòu)件的參數(shù),使其應(yīng)力強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)

6、準(zhǔn)。 本設(shè)計(jì)選用17號車鉤,MT-2型緩沖器,轉(zhuǎn)K6型轉(zhuǎn)向架。 本設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)手冊,利用ANSYS軟件,通過車體底架建模和受力分析,進(jìn)行強(qiáng)度校核,計(jì)算結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的車體符合標(biāo)準(zhǔn)要求,有一定的適用價(jià)值。 關(guān)鍵詞: 敞車;車體結(jié)構(gòu);技術(shù)參數(shù);撓度;強(qiáng)度 Abstract Gondola car is used with transporting large goods:mineral,fabric material,lumber,steel products and so on,and transporting machinery which weight is small.China hold

7、s about 350000 gondola cars which is 60% in freight car.After 6 times acceleration on passenger train,The techenological level of the speed-increasing has constantly,but freight car is lower compered to passenger train freigh car.With the combination of the need of railway transport development,the

8、development trend of the high-speed freight car and the suggestions for new design of the high-speed freight car is put forward.So improving freigh car is very critical. With the ever-increasing development of our country's economy,the demands for high-speed freight car in railway transport will

9、 increase rapidly. Faced with the demands for high-speed freight car, it is necessary to further develop speed-increasing wagons.This thesis was writed in accordance with reference book of equipment esigning and princinples of technical parameter which teaches the structure of gondola cars .General

10、structure of C70 are keystone to the thesis.All of contents are finished by meBogie parts and components including general structure of C70 contains designing of structure,technical parameter ,test result and view of gondola cars. Base of vehicle is the most important in all, because it is basis of

11、other parts of designs in the otal design So designing the structure of base is critical. The differences between beam and base of vehicle are analyzed and compared. Accordancing to analysis, research middle beam,pillow beam,lateral beam,breadthwise beam including size,intensity,rigidity material an

12、d dispose. The results of calculation show that the design of middle beam and lateral beam are critical The contents of further improvement and perfection of middle beam and lateral beam are analyzed, a set of reasonable design method and data process method is summarized, and the relevant data is m

13、ainly analyzed, so as to play an instructive role in development of freight car In the thesis,17 down ube,MT-2 amortize,K6 bogie are slected. The thesis was according to reference book of equipment designing and princinples od technical parameter which teaches the structure of gondola cars.ANSYS sof

14、tware was used to collating the structure and the strenth.The results of calculation show that the design of middle beam and lateral beam are reasonable and can meet the requirements of relevant standards. key words:Gondola car; Structure; Scratch; Technical parameter; Strenth 目錄第1章 緒 論11.1 課題的背景11.

15、2 國內(nèi)外貨車發(fā)展運(yùn)用現(xiàn)狀21.2.1 國外貨車21.2.2 國內(nèi)貨車發(fā)展現(xiàn)狀簡述31.3 論文研究的主要內(nèi)容及基本思路31.3.1 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容31.3.2設(shè)計(jì)思路31. 4 小結(jié)4第2章 70T通用敞車現(xiàn)狀及評述52.1 我國敞車發(fā)展簡述52.1.1 敞車作用52.1.2 分類52.1.3 敞車發(fā)展?fàn)顩r52.2 國外敞車現(xiàn)狀62.3 小結(jié)7第3章 70T通用敞車總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)83.1 70T通用敞車主要特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)83.1.1主要用途83.1.2主要特點(diǎn)83.1.3主要結(jié)構(gòu)83.2 70T通用敞車主要性能參數(shù)和主要尺寸103.2.1 主要性能參數(shù)7,8103.2.2 主要尺寸7,810第4章

16、 70T通用敞車主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)124.1 底架124.1.1 底架結(jié)構(gòu)124.1.2 底架構(gòu)件設(shè)計(jì)134.1.3 底架組裝164.2 側(cè)墻194.2.1 側(cè)墻的結(jié)構(gòu)194.2.2 側(cè)墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)194.2.3 側(cè)墻工藝224.3 端墻234.3.1 端墻結(jié)構(gòu)244.3.2 端墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)244.4 車門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)254.4.1組成254.4.2注意事項(xiàng)274.5 車鉤緩沖裝置結(jié)構(gòu)選型294.5.1 車鉤的選型294.5.2 緩沖器的選型344.6 制動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)選型414.7 轉(zhuǎn)向架的選型414.7.1 轉(zhuǎn)K6的用途414.7.2 轉(zhuǎn)K6主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)414.7.3 轉(zhuǎn)K6主要性能參數(shù)和基本尺寸414.

17、8 車體組裝434.8.1 上部大組裝434.8.2 上部電焊434.8.3 上部鉚釘434.8.4 鋼結(jié)構(gòu)落成交檢434.9 小結(jié)44第5章 靜強(qiáng)度分析及試驗(yàn)簡介455.1 垂直載荷作用下的底架靜強(qiáng)度分析455.1.1具有縱橫向?qū)ΨQ軸的底架455.1.2 計(jì)算載荷6455.2 靜強(qiáng)度試驗(yàn)515.3 沖擊試驗(yàn)515. 4 動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)525. 5 小結(jié)52第6章 C70型敞車使用與維護(hù)536.1 裝卸要求536.2 牽引作業(yè)536.3 解凍作業(yè)536.4 側(cè)開門使用要求536.4.1側(cè)開門使用要求參看(4.4車門設(shè)計(jì))536.5 下側(cè)門使用要求536.5.1下側(cè)門使用要求參看(4.4車門設(shè)計(jì))5

18、46.6 高強(qiáng)度鋼材的焊接要求546.7 專用拉鉚釘?shù)囊?46.8 小結(jié)54結(jié)論55展望59致謝60參 考 文 獻(xiàn)61 第1章 緒 論1.1 課題的背景 鐵路是我國主要運(yùn)輸方式,在國民經(jīng)濟(jì)中起著非常重要的作用。鐵路的客貨運(yùn)量占我國總運(yùn)量約50%,是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先導(dǎo)。近年來,在改革開放政策的指導(dǎo)下,我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分迅速,要求鐵路運(yùn)輸能力與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)。由于忽視了鐵路的投入,鐵路運(yùn)能的增加不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,這成為制約國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。這個(gè)問題引起全國上下的關(guān)注,認(rèn)識到鐵路提前發(fā)展的重要性。現(xiàn)在中央決定加大基本設(shè)施建設(shè)力度,國家已對鐵路有較大的投入以改變鐵路落后狀態(tài)。 解決鐵路

19、車輛運(yùn)能的根本措施是開行高速旅客列車、重載貨物列車、增加新線改造既有線路,增加先進(jìn)鐵路設(shè)施。鐵路運(yùn)輸是一個(gè)系統(tǒng)工程,要提高鐵路運(yùn)能,必須加強(qiáng)鐵路中的每一個(gè)環(huán)節(jié)。每一個(gè)環(huán)節(jié)健全了,才能全面提高鐵路的運(yùn)輸能力。5 鐵路車輛是鐵路運(yùn)輸中直接載運(yùn)旅客和貨物的工具,是鐵路中的一個(gè)主要環(huán)節(jié)。完成鐵路運(yùn)輸任務(wù)要求有足夠數(shù)量、品種齊全、質(zhì)量優(yōu)異的車輛。 鐵路的運(yùn)輸任務(wù)包括運(yùn)送旅客和貨物兩大類。運(yùn)送旅客和運(yùn)送貨物對車輛的要求是不同的。運(yùn)送旅客的客車要求運(yùn)行平穩(wěn)、乘坐舒適、安全、方便,滿足旅客在旅行生活中的各種要求。因此客車上要配備運(yùn)行平穩(wěn)的走行裝置,車廂內(nèi)應(yīng)有舒適的坐席和臥鋪,明亮開闊的窗戶,性能良好的通風(fēng)裝置

20、、照明裝置、加溫、降溫設(shè)施,解決飲水、膳食的設(shè)施,衛(wèi)生設(shè)施以及行李設(shè)施。車廂內(nèi)還應(yīng)有便于旅客上下車和適當(dāng)活動(dòng)場所,根據(jù)不同要求還要裝置廣播、電視、通訊設(shè)備和安全檢測裝置。運(yùn)送貨物的車輛則應(yīng)根據(jù)貨物不同而有不同的結(jié)構(gòu)。例如有些貨物怕日曬雨淋,需要車輛有防雨防曬結(jié)構(gòu),有些貨物需要保溫或低溫,有些貨物是液體,有些是氣體,有些是散粒或粉末,有時(shí)還要運(yùn)輸活家禽、活水產(chǎn),鐵路應(yīng)有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)滿足這種運(yùn)輸要求。鐵路還承擔(dān)特大特重的貨物運(yùn)輸,也應(yīng)準(zhǔn)備某些特種車輛來滿足這類貨物的運(yùn)輸。有些車要求通用性強(qiáng),在結(jié)構(gòu)上要考慮運(yùn)送各種貨物的可能性;有些車輛考慮卸貨方便,設(shè)有自動(dòng)卸貨機(jī)構(gòu);有的車輛用翻車機(jī)卸貨,車輛結(jié)構(gòu)要適

21、應(yīng)翻車機(jī)的要求。由于運(yùn)輸?shù)囊蟮牟煌?所以旅客車輛有硬坐、軟坐、硬臥、軟臥、餐車、行李車、郵政車、發(fā)電車、公務(wù)車等;貨車有平車、敞車、棚車、罐車、自翻車、漏斗車、保溫車、家禽車等,品種、類型繁多。由于鐵路車輛是編組成列運(yùn)行,車輛與車輛之間有車鉤緩沖裝置便于列車編組、分解和調(diào)移,另外每輛車上均有各自的制動(dòng)停車裝置,而制動(dòng)緩解的操縱是在列車端部的機(jī)車上。因此車輛上的制動(dòng)裝置應(yīng)能使整列車輛互相配合,動(dòng)作一致。 隨著社會(huì)的進(jìn)步,運(yùn)輸對車輛的要求越來越高,車輛上的各種裝備也越來越多,因此車輛的自重有越來越大。在同樣列車重量下所運(yùn)的旅客和貨物就越少,從而增加運(yùn)輸成本和制造成本。因此在車輛設(shè)計(jì)和制造時(shí)應(yīng)采用

22、新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)來降低自重。1.2 國內(nèi)外貨車發(fā)展運(yùn)用現(xiàn)狀1.2.1 國外貨車 綜觀世界各國的鐵路運(yùn)輸情況,世界各國貨車發(fā)展的趨勢主要是:不斷調(diào)整貨車車種的構(gòu)成,以適應(yīng)本國待運(yùn)貨物的種類;加大載重量,改進(jìn)車輛結(jié)構(gòu),減少制造和維修費(fèi)用以提高鐵路貨運(yùn)的經(jīng)濟(jì)性。 1.2.1.1 根據(jù)承運(yùn)貨物的種類和性質(zhì)研制新型貨車 在研制新型貨車時(shí),各國注意到要最大限度地適應(yīng)本國所運(yùn)輸貨物的種類和性質(zhì),在最低的基建投資和運(yùn)用費(fèi)用下,盡量保證貨物的完整性。因此,世界各國所研制的車種不盡相同。比如法國的通用貨車數(shù)量較少,而向?qū)I(yè)化貨車發(fā)展。法國研制了很多種專用貨車,如:用于運(yùn)輸托盤貨物的全側(cè)門棚車;用于運(yùn)輸冶金產(chǎn)

23、品、鋼板卷和紙卷等重質(zhì)貨物的活頂車;專運(yùn)鋼板卷的鋼板卷運(yùn)輸車;專供運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)尺寸鋼管和鑄鐵管的鋼管運(yùn)輸車;裝運(yùn)集裝箱的集裝箱平車以及運(yùn)輸小轎車用的專用車等。德國的專用貨車也比較多,僅各型漏斗車就有3萬多輛。美國的有蓋漏斗車近年來需求量也增大,1995年所占生產(chǎn)貨車的30%。美國近年來貨車車種數(shù)量就近1萬種。日本1992年貨車總數(shù)為30000輛,其中私有罐車占39%,石油罐車的運(yùn)輸噸位占貨車運(yùn)輸噸位的32%,石油列車的運(yùn)輸收入在日本國鐵貨物運(yùn)輸中占主要地位。為了解決小汽車運(yùn)輸上的問題,日本國鐵開發(fā)了小汽車運(yùn)輸架的運(yùn)輸系統(tǒng)。 除上述的各國的貨車情況,各國還研制了雙層集裝箱運(yùn)輸車,關(guān)節(jié)式集裝箱運(yùn)輸車等

24、。目前美國、加拿大、墨西哥、日本、西歐和印度等國均開發(fā)了很多先進(jìn)的車輛設(shè)備并研制了公路鐵路兩用車以提高運(yùn)營能力。 1.2.1.2 提高車輛的每延米載重量,開行重載列車,以提高鐵路的運(yùn)輸能力 提高貨物列車重量,開行重載列車是提高鐵路運(yùn)能的一項(xiàng)重要措施。而重載運(yùn)輸因其運(yùn)量大、效率高、運(yùn)輸成本低而受到世界各國的廣泛重視,發(fā)展也很迅速。重載列車主要有單元式(以北美為代表)、整列式和組合式(以前蘇聯(lián)為代表)三種,列車重量在5000t以上。一些國家的單元式列車重量超過萬噸。美國開行的一種多單元運(yùn)煤貨車組,由5輛敞車通過鉸接式轉(zhuǎn)向架成為一體,車體間有一個(gè)鉸接轉(zhuǎn)向架連接,只在每年車組的兩段設(shè)立獨(dú)立轉(zhuǎn)向架和端墻

25、,敞車車體之間取消端墻以充分利用端部空間,這樣可以使相同載重的列車長短縮短30%,在與普通列車相同的情況下,鉸接式多單元列車可提高載重30%。加拿大在上世紀(jì)80年代末、90年代初開行的第2代單元列車,其基本單元是由無間隙牽引桿將10輛車連接成一個(gè)車輛組,以減小車輛間的縱向沖動(dòng)。車輛組與車輛組之間用傳統(tǒng)的車鉤緩沖器相連,每3組車編掛于1臺可控制的機(jī)車之后,形成一個(gè)單元列車,還可以根據(jù)需要編成多單元列車。南非為開展重載運(yùn)輸,除制造并采用載重量大的新型車輛外,也使用主機(jī)無線電遙控操縱同步補(bǔ)機(jī)法開行多機(jī)牽引的重載單元列車,在上世紀(jì)80年代中期,其重載列車長度已達(dá)2.3km,列車載重量為10880t。重

26、載運(yùn)輸因列車重量大大高于普通貨物列車,因此對機(jī)車車輛及軌道結(jié)構(gòu)等均提出更高的要求。 貨車大型化、增大每輛車的載重能力、提高貨車軸重是目前重載貨車發(fā)展的方向。美國鐵路采用的新造貨車車軸重都在30t 以上,鋁合金敞車、高邊車等大型專用貨車車軸重高達(dá)35.4t的車輛。 研究先進(jìn)的車輛結(jié)構(gòu)形式,應(yīng)用高強(qiáng)度耐腐蝕鋼和鋁合金,減輕車輛自重等均是增加車輛載重量的途徑。81.2.2 國內(nèi)貨車發(fā)展現(xiàn)狀簡述 自20 世紀(jì)80 年代改革開放以來,我國鐵路貨車呈現(xiàn)出了快速發(fā)展的良好勢頭。現(xiàn)在,我國擁有各型貨車約62 萬輛,其中,國鐵貨車53 萬輛。貨車軸重由建國初期的11 t 普遍發(fā)展到21 t ,新型貨車目前正在向

27、23 t 、25 t 軸重發(fā)展。載重由30 t 發(fā)展到50 t 、60 t ,進(jìn)而發(fā)展到70 t ,大秦線運(yùn)煤專用敞車載重已經(jīng)達(dá)到了80 t 。貨車商業(yè)運(yùn)營速度也從70 年代的70 km/ h80 km/ h 提高到現(xiàn)在的100 km/ h120 km/ h 。貨車制動(dòng)系統(tǒng)由K2 、GK型三通閥,空重車手動(dòng)調(diào)整,高磷閘瓦發(fā)展到性能優(yōu)良的120 型控制閥、自動(dòng)空重車調(diào)整裝置和高摩合成閘瓦。車鉤也由強(qiáng)度較低的普通鑄鋼制造的2 號、13 號車鉤發(fā)展到由C 級鋼、E 級鋼制造的高強(qiáng)度13A 型小間隙車鉤以及E 級鋼材料的聯(lián)鎖型高強(qiáng)度16 號轉(zhuǎn)動(dòng)車鉤、17 號固定車鉤。緩沖器由小容量彈簧摩擦式的1 號、

28、2 號,橡膠摩擦式的MX ?1 型發(fā)展成大容量的彈簧摩擦式的MT ?2 型,并正在研制性能優(yōu)良、容量更大的緩沖器。轉(zhuǎn)向架普遍采用21 t 軸重、商業(yè)運(yùn)營速度為120 km/ h 的轉(zhuǎn)K2型轉(zhuǎn)向架或轉(zhuǎn)K4 型轉(zhuǎn)向架,研制成功了25 t 軸重的轉(zhuǎn)K5 型轉(zhuǎn)向架和低動(dòng)力型轉(zhuǎn)K6 型轉(zhuǎn)架。時(shí)速160 km 的高速貨車轉(zhuǎn)向架已經(jīng)完成線路試驗(yàn),目前正在加緊研制21 t 、25 t 軸重的新型徑向轉(zhuǎn)向架。同時(shí),鐵道部決定在3 年5 年內(nèi),將現(xiàn)有貨車裝用的轉(zhuǎn)8A型轉(zhuǎn)向架全部換裝為轉(zhuǎn)K2 型轉(zhuǎn)向架,為今后幾年普遍開行120 km/ h 貨物車創(chuàng)造條件。1.3 論文研究的主要內(nèi)容及基本思路1.3.1 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)

29、容 1.3.1.1 對70T通用敞車進(jìn)行總體設(shè)計(jì),研究敞車的性能改善敞車現(xiàn)有狀況,以達(dá)到提高鐵路貨車的運(yùn)營能力。 1.3.1.2 對敞車的主要結(jié)構(gòu)車體、轉(zhuǎn)向架、車鉤緩沖裝置、制動(dòng)裝置的主要性能參數(shù)和尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。1.3.2設(shè)計(jì)思路 提出問題?分析問題?解決問題?得出結(jié)論?發(fā)展前景展望1. 4 小結(jié) 本章主要說明本設(shè)計(jì)的背景、鐵路貨車發(fā)展現(xiàn)狀及基本思路。綜觀世界各國貨車發(fā)展情況,我國的貨車還有待很大的提高。 第2章 70T通用敞車現(xiàn)狀及評述2.1 我國敞車發(fā)展簡述2.1.1 敞車作用 敞車是一種具有端、側(cè)壁而無車頂?shù)能囕v,主要供運(yùn)送礦石、礦建物資、木材、鋼材等大宗貨物用,也可用來運(yùn)送重量不大

30、的機(jī)械設(shè)備。2.1.2 分類 按卸貨方式不同可分為兩類:一類是適用于人工或機(jī)械裝卸作業(yè)的通用敞車;另一類是只適用于大型工礦企業(yè)、戰(zhàn)場、碼頭之間成列固定編組運(yùn)輸、用翻車機(jī)卸貨的專用敞車。2.1.3 敞車發(fā)展?fàn)顩r 敞車約有35 萬輛,占我國貨車總量的60%。20世紀(jì)50 年代,我國研制了底架承載結(jié)構(gòu)的鋼架木墻的C50 系列敞車,載重50 t,底架長度13 m。60 年代研制了側(cè)壁承載結(jié)構(gòu)的C62 型、C65 型敞車,載重達(dá)到了60t ,由于C62 型、C65 型敞車整體強(qiáng)度和剛度不足,運(yùn)用初期就發(fā)生了端墻外脹、枕梁裂紋、端墻板、側(cè)墻板腐蝕、大面積破損等問題,不得不進(jìn)行加強(qiáng)改造。70 年代初研制了鋼

31、架木墻的C62M型敞車。 80 年代初,在C62M 型敞車的基礎(chǔ)上研制了全鋼結(jié)構(gòu)的C62A 型敞車,該車采用普碳鋼制造,運(yùn)用后基本適應(yīng)了運(yùn)輸發(fā)展要求,但存在著中立門鎖閉不可靠。80 年代末研制了C64型敞車,與C62A 型車相比,該車端墻、上側(cè)梁、上端梁、車內(nèi)連鐵等均有明顯改進(jìn),基本解決了我國敞車長期以來存在的慣性質(zhì)量問題,是我國目前運(yùn)用中技術(shù)狀態(tài)最好的主型敞車。 隨著我國鐵路貨車軸重由21 t 向23 t 25 t 發(fā)展,目前推出了C70 型敞車(圖 2-1)1。1981 年,大秦運(yùn)煤專線投入運(yùn)營,我國研制了C61型運(yùn)煤專用敞車。1987 年,又開發(fā)了21 t 軸重的C63 型敞車在C63A

32、型車的基礎(chǔ)上增加了4 個(gè)小側(cè)門 ,與C61 型敞車相比,車輛定距加大到7167 m,側(cè)墻剛度有所弱化,除枕柱為雙側(cè)柱外,其余部位為單側(cè)柱。采用了性能更好的控制型轉(zhuǎn)向架,并在國內(nèi)首次采用了16 號轉(zhuǎn)動(dòng)車鉤和17 號固定車鉤,適應(yīng)了秦皇島3 、4 期翻車機(jī)不摘鉤連續(xù)卸煤的要求,減少了卸煤時(shí)間,提高了運(yùn)輸效率。在2002 年以前,該車是大秦線的主型車,C63 型、C63A 型敞車基本經(jīng)受住了大秦線惡劣運(yùn)用條件的考驗(yàn)。為進(jìn)一步提高大秦線的運(yùn)輸力,1998 年生產(chǎn)了200 輛單浴盆式C76 系列敞車。該車采用25 t 軸重轉(zhuǎn)向架,每延米重達(dá)到了8133 t 。按所用轉(zhuǎn)向架的不同,分為C76A型、C76B

33、型和C76C型,其中100 輛C76A 型敞車采用25 t 軸重低動(dòng)力式中交叉轉(zhuǎn)向架株輛廠方案 ,80 輛C76B型敞車采用25 t 軸重低動(dòng)力式下交叉轉(zhuǎn)向架,20 輛C76C型敞車采用25 t 軸重低動(dòng)力式中交叉轉(zhuǎn)向架齊廠方案 。2002 年投入使用,2003 年針對該批車在運(yùn)用中出現(xiàn)的轉(zhuǎn)向架摩擦副異常磨耗、浴盆端部檢查作業(yè)空間小等問題,分別對這批車進(jìn)行了改造。2003 年年底,統(tǒng)圖后研制生產(chǎn)了200 輛雙浴盆式C76型敞車?，F(xiàn)在大秦線共有400 輛C76 系列敞車在運(yùn)用中。2003 年,我國又開發(fā)了25 t 軸重、載重80 t 的C80型鋁合金運(yùn)煤專用敞車。該車是我國貨車用材方面的一個(gè)突破

34、,標(biāo)志著我國已經(jīng)掌握了貨車采用鋁合金板、型材的制造技術(shù)。計(jì)劃用C80 型敞車替換現(xiàn)有的21 t軸重C63型和C63A型敞車,以提高大秦線的運(yùn)煤能力。 圖2-1 C70 型敞車 2.2 國外敞車現(xiàn)狀 美國敞車已經(jīng)成功地?cái)U(kuò)充了它的制造和質(zhì)量的分配,為全球貨車聯(lián)系進(jìn)行了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)。 我們的工程學(xué)和制造業(yè)職員密切地與我們的國際合伙人合作確保我們的國際產(chǎn)品運(yùn)行在遇到的鐵路基礎(chǔ)建設(shè)各個(gè)不同部分如所期望的超過在世界各處。 負(fù)責(zé)質(zhì)量制造的職員已經(jīng)使美國敞車成為用來拖煤的鋁制鐵路貨車的最大北美制造業(yè)者.美國貨車現(xiàn)在利用在鋁制機(jī)車建造中的設(shè)計(jì)知識,提高的制造設(shè)備和利用無法相比的經(jīng)驗(yàn)擴(kuò)大它的產(chǎn)品線并提供利益給客戶。

35、JAIX型敞車提供寬范圍的貨車類型,其滿足北美裝貨者煤礦,谷粒和飼料,以及采礦,農(nóng)業(yè),森林和化學(xué)產(chǎn)品的需要。制造時(shí)緊密地以按照設(shè)計(jì)來制造以確定通過設(shè)計(jì),分析,模型設(shè)計(jì),測試,使生產(chǎn)快速,完善和正確。結(jié)構(gòu)是高精度,強(qiáng)度大的,可靠的2。2.3 小結(jié) 本章主要介紹我國敞車從C50的發(fā)展到現(xiàn)在新型的C80發(fā)展情況,以及國外主要是美國敞車的現(xiàn)狀。我國現(xiàn)有的幾種通用敞車應(yīng)該從提高車體的強(qiáng)度、可靠性方面改進(jìn)以達(dá)到提高載重和速度的目的。 第3章 70T通用敞車總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 70T通用敞車主要特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)3.1.1主要用途 該車是供中國準(zhǔn)軌鐵路使用,主要用于裝運(yùn)煤炭、礦石、建材、機(jī)械設(shè)備、鋼材及木材等貨物的

36、通用鐵路車輛,除能滿足人工裝卸外,還能適應(yīng)翻車機(jī)等機(jī)械化卸車作業(yè),并能適應(yīng)解凍庫的要求。3.1.2主要特點(diǎn) 1. 采用屈服極限為450MPa的高強(qiáng)度鋼和新型中梁,載重大、自重輕;優(yōu)化了底架結(jié)構(gòu),提高了縱向承載能力,適應(yīng)萬噸重載列車的運(yùn)輸要求。 2. 車體內(nèi)長13m,滿足較長貨物的運(yùn)輸要求;對底架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化,車輛中部集載能力達(dá)到39噸,較C64型敞車提高了70%,可運(yùn)輸?shù)募d貨物范圍更廣。 3. 采用新型中立門結(jié)構(gòu),提高了車門的可靠性,可解決現(xiàn)有C64型敞車最大的慣性質(zhì)量問題。 4. 采用E級鋼17型高強(qiáng)度車鉤和大容量緩沖器,提高了車鉤緩沖裝置的使用可靠性。 5. 采用轉(zhuǎn)K6型或轉(zhuǎn)K5型轉(zhuǎn)向

37、架,確保車輛運(yùn)營速度達(dá)120km/h ,滿足提速要求;改善了車輛運(yùn)行品質(zhì),降低了輪軌間作用力,減輕了輪軌磨耗。 6. 側(cè)柱采用新型雙曲面冷彎型鋼,提高了強(qiáng)度和剛度,更適應(yīng)翻車機(jī)作業(yè)。 7. 滿足現(xiàn)有敞車的互換性要求,主要零部件與現(xiàn)有敞車通用互換,方便維護(hù)和檢修。73.1.3主要結(jié)構(gòu) 該車主要由車體、轉(zhuǎn)向架、車鉤緩沖裝置及制動(dòng)裝置等組成。 3.1.3.1 車體 該車車體為全鋼焊接結(jié)構(gòu),由底架、側(cè)墻、端墻、車門等部件組成。車體主要材料采用屈服強(qiáng)度為450MPa的耐大氣腐蝕鋼,其化學(xué)成分及機(jī)械性能見表3-1、表3-2。 表3-1 化學(xué)成分 牌號 化學(xué)成分% C Si Mn P S Cu Ni Cr

38、Q450NQR1 0.12 0.75 1.50 0.025 0.008 0.200.55 0.120.65 0.301.25 表3-2 機(jī)械性能 牌號 屈服強(qiáng)度 R el MPa 抗拉強(qiáng)度 R m MPa 延伸率 A % -40沖擊功AKV J Q450NQR1 450 550 20 60 (1)底架 底架由中梁、側(cè)梁、枕梁、大橫梁、端梁、縱向梁、小橫梁及鋼地板組焊而成(見圖1-3、1-4)。中梁采用310乙字型鋼組焊而成,允許采用冷彎中梁,側(cè)梁為240×80×8的槽形冷彎型鋼;枕梁、橫梁為鋼板組焊結(jié)構(gòu),底架上鋪6mm厚的耐候鋼地板;采用鍛造上心盤(直徑為358mm)及材質(zhì)

39、為C級鑄鋼的前、后從板座,前、后從板座與中梁間、腳蹬與側(cè)梁間均采用專用拉鉚釘連接。 (2)側(cè)墻 側(cè)墻為板柱式結(jié)構(gòu),由上側(cè)梁、側(cè)柱、側(cè)板、連鐵、斜撐、側(cè)柱補(bǔ)強(qiáng)板及側(cè)柱內(nèi)補(bǔ)強(qiáng)座等組焊而成(見圖1-5、1-6)。上側(cè)梁采用140×100×5的冷彎矩形鋼管,側(cè)柱采用8mm厚冷彎雙曲面帽型鋼。側(cè)柱與側(cè)梁采用專用拉鉚釘連接。 (3)端墻 端墻由上端梁、角柱、橫帶及端板等組焊而成(見圖1-7、1-8)。上端梁、角柱采用160×100×5的冷彎矩形鋼管,橫帶采用斷面高度為150的帽型冷彎型鋼。 (4)側(cè)開門及下側(cè)門 在車體兩側(cè)的側(cè)墻上各安裝一對側(cè)開式側(cè)開門及6扇上翻式下

40、側(cè)門。 側(cè)開門采用新型鎖閉裝置,門邊處組焊槽型冷彎型鋼,增強(qiáng)了剛度并將通長式上鎖桿封閉其中,防止變形與磕碰。下門鎖采用偏心壓緊機(jī)構(gòu),當(dāng)車門關(guān)閉后,通長式上鎖桿可防止下門鎖躥出,操作簡單,安全可靠。下側(cè)門結(jié)構(gòu)與C64型敞車相同 3.1.1.2 車鉤緩沖裝置 采用符合運(yùn)裝貨車2004215號文件要求的E級鋼17型聯(lián)鎖式車鉤或新型車鉤、符合運(yùn)裝貨車200578號文件要求的17型鍛造鉤尾框、合金鋼鉤尾銷、MT-2型緩沖器,采用符合運(yùn)裝貨車2004371號文件要求的含油尼龍鉤尾框托板磨耗板。 3.1.1.3 制動(dòng)裝置 采用制動(dòng)主管壓力滿足500kPa和600kPa的制動(dòng)裝置,主要由120型控制閥、直徑為

41、254mm的整體旋壓密封式制動(dòng)缸、ST2-250型雙向閘瓦間隙自動(dòng)調(diào)整器、KZW-A型空重車自動(dòng)調(diào)整裝置等組成,采用球芯折角塞門、組合式集塵器、編織制動(dòng)軟管總成、法蘭接頭、不銹鋼管系等。手制動(dòng)裝置采用NSW型手制動(dòng)機(jī)。 3.1.1.4 轉(zhuǎn)向架 采用轉(zhuǎn)K6或轉(zhuǎn)K5型轉(zhuǎn)向架。詳見轉(zhuǎn)向架部分。3.2 70T通用敞車主要性能參數(shù)和主要尺寸 70T通用敞車是供中國準(zhǔn)軌鐵路使用,因此敞車的內(nèi)長為適應(yīng)運(yùn)輸線材類必須大于11m,所以車體內(nèi)長定為13m。車輛通過曲線時(shí),其端部偏向曲線外側(cè)而中部偏向曲線內(nèi)側(cè),為使這兩個(gè)偏移量盡量相等,則車體外長L與兩轉(zhuǎn)向架中心距S之比最好等于。在GB 146.1-83準(zhǔn)軌鐵道限界

42、中規(guī)定了兩種計(jì)算方法,其中一種計(jì)算車輛是L13.22m,S9.35m,車體端部及中部在計(jì)算曲線上的靜偏移量約為36.4。此次設(shè)計(jì)的敞車車體,由于所裝鉤緩裝置是標(biāo)準(zhǔn)件,從全車比例看,車體底架的牽引梁部分偏長,L13976,S9210, ,1.717。那么側(cè)墻的總體長度尺寸(既兩端墻之間的部分)擬定為13330。63.2.1 主要性能參數(shù)7,8 載重70t 自重23.6t 軸重23t 容積77m3 比容1.1m3/t 自重系數(shù)0.33 每延米重6.69t/m 商業(yè)運(yùn)營速度120km/h 通過最小曲線半徑145m 全車制動(dòng)倍率11.2 全車制動(dòng)率常用制動(dòng)位 空車19.4% 重車17.4% 限界:符合

43、GB146.1-1983標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路機(jī)車車輛限界的規(guī)定3.2.2 主要尺寸7,8 車輛長度13976mm 車輛定距9210mm 車輛最大寬度3242mm 車輛最大高度3143mm 車體內(nèi)長13000mm 車體內(nèi)寬 上側(cè)板處2892mm 連鐵處2792mm 車體內(nèi)高2050mm 地板面距軌面高空車1083mm 車鉤中心線高空車880mm 門孔尺寸(寬×高) 側(cè)開門孔1620mm×1900mm 下側(cè)門孔1250mm×951mm 固定軸距 轉(zhuǎn)K6型1830mm 轉(zhuǎn)K5型1800mm 車輪直徑840mm 第4章 70T通用敞車主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 底架 底架是車體的基礎(chǔ)、是

44、主要的受力部件(尤其是底架承載結(jié)構(gòu))。因此底架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)首先應(yīng)考慮側(cè)壁是否參與承載,然后根據(jù)已經(jīng)決定的車體長度和寬度,合理布置底架中各主要梁件的位置并確定其截面尺寸。(如圖4-1、4-2)4.1.1 底架結(jié)構(gòu) 底架由1根中梁、2根側(cè)梁、2根枕梁、4根大橫梁、2根端梁、4根縱向梁、12根小橫梁及鋼地板組焊而成(見圖4-1、4-2)。中梁采用310乙字型鋼組焊而成,允許采用冷彎中梁,側(cè)梁為240×80×8的槽形冷彎型鋼;枕梁、橫梁為鋼板組焊結(jié)構(gòu),底架上鋪6mm厚的耐候鋼地板;采用鍛造上心盤(直徑為358mm)及材質(zhì)為C級鑄鋼的前、后從板座,前、后從板座與中梁間、腳蹬與側(cè)梁間均采

45、用專用拉鉚釘連接。4 圖4-1 底架三維示圖 1 端梁;2 枕梁;3 小橫梁;4 大橫梁;5 中梁;6 側(cè)梁;7 縱向梁;8 地板 圖4-2 底架二維示意圖 4.1.2 底架構(gòu)件設(shè)計(jì) 4.1.2.1中梁 中梁是底架的主要承載部件,承受大部分的垂直載荷和90%左右的縱向力。本設(shè)計(jì)采用底架承載式結(jié)構(gòu),中梁承受著更大部分的垂直載荷,最大應(yīng)力出現(xiàn)在中梁中央截面,因此中梁需采用較大的截面并常做成魚腹形。中梁采用310乙字型鋼(31018612512)組焊而成,允許采用冷彎中梁。中梁長度取13010mm。 中梁在橫梁處,中梁兩型鋼之間應(yīng)加焊隔板,以增加中梁與橫梁的整體性,減少中梁型鋼的局部變形。在中梁上,

46、應(yīng)盡量避免由于制動(dòng)配件的安裝或穿孔而開孔。如有孔,孔邊一定要光滑,以免產(chǎn)生應(yīng)力集中。如因開孔而使中梁截面削弱過大時(shí),應(yīng)在孔邊加焊補(bǔ)強(qiáng)板。6 從強(qiáng)度觀點(diǎn)看,在垂直載荷作用下,底架中梁可以近似地看做是一根承受均布載荷的梁,在底架長度L一定的情況下,車輛定距l(xiāng)愈長,則中部彎矩愈大。 中梁設(shè)計(jì)尺寸見表4-1。 表4-1 中梁設(shè)計(jì)尺寸 中梁長度 13010mm 中梁材質(zhì) 310乙字型鋼(31018612512) 中梁組對形式 組焊 4.1.2.2枕梁 枕梁為鋼板組焊結(jié)構(gòu),作用在車體地板面上的垂直載荷,一部分由中梁直接經(jīng)心盤傳至轉(zhuǎn)向架,其余部分需經(jīng)側(cè)梁傳至枕梁端部,再由枕梁經(jīng)心盤傳至轉(zhuǎn)向架,側(cè)壁承載式結(jié)構(gòu)

47、的枕梁所傳遞的垂直載荷比底架承載結(jié)構(gòu)更多些。另外,縱向力的一部分也要由牽引梁經(jīng)枕梁傳至側(cè)梁;由側(cè)梁傳來的垂直載荷還要引起枕梁的扭轉(zhuǎn)變形。所以枕梁不僅在垂直平面內(nèi)要求具有足夠的抵抗彎曲載荷的強(qiáng)度和剛度,而且在水平平面內(nèi)也應(yīng)有一定的抗彎性能。 因此,本設(shè)計(jì)的枕梁是雙腹板加上、下蓋板組成的封閉箱梁,并且沿底架 寬度是變截面的,即中部大兩側(cè)小。為避免雨水浸入,枕梁的封閉面必須沿全長封死。枕梁的下蓋板與轉(zhuǎn)向架上平面的距離,此距離空車時(shí)不得小于75mm,以保證重載運(yùn)行中,轉(zhuǎn)向架彈簧全壓縮而枕梁下降、以及因有關(guān)零件的磨耗,枕梁下蓋板與側(cè)架頂部不會(huì)相碰。 枕梁與中梁連接的節(jié)點(diǎn)受力復(fù)雜,在運(yùn)用中相當(dāng)一部分敞車在

48、中、枕梁節(jié)點(diǎn)處都曾發(fā)生裂紋,表現(xiàn)為首先是枕梁腹板與中梁的連接焊縫開裂,然后枕梁上蓋板,然后枕梁出現(xiàn)裂紋。因此,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮這些問題。 枕梁尺寸見表4-2 表4-2 枕梁尺寸 上蓋板尺寸(厚高) 8450 腹板尺寸(二塊)(厚高) 8140290腹板內(nèi)側(cè)距為260 下蓋板尺寸(厚高) 12400500 4.1.2.3 大、小橫梁 橫梁為鋼板組焊結(jié)構(gòu),大橫梁在底架中主要起著傳遞垂直載荷的作用。側(cè)壁承載及整體承載車體,作用在中梁上的垂直載荷,一部分要經(jīng)過大橫梁傳至側(cè)壁,然后由枕梁傳到轉(zhuǎn)向架上。強(qiáng)度計(jì)算及試驗(yàn)表明,大橫梁很少承受縱向力。因此大橫梁均設(shè)計(jì)成單腹板I字鋼型截面的變截面梁。大橫梁(主橫梁)

49、的位置應(yīng)與側(cè)壁立柱的位置響應(yīng),以增強(qiáng)側(cè)壁立柱下部節(jié)點(diǎn)的固接強(qiáng)度。這樣,就可以減少側(cè)壁立柱的外漲變形;防止因側(cè)梁與大橫梁、側(cè)壁立柱連接點(diǎn)的偏心而產(chǎn)生的局部應(yīng)力;消除在散粒貨物側(cè)壓力作用下底架側(cè)梁所承受的扭矩。大橫梁尺寸見表4-3 在兩根大橫梁之間設(shè)置2根小橫梁,以保證地板具有足夠的支承力,減少其自由面積。小橫梁為12號槽鋼。6 表4-3大橫梁尺寸 上翼板尺寸(厚寬) 7400 腹板尺寸(二塊)(厚高) 6233295二塊 下翼板尺寸(厚寬) 8400 4.1.2.4 端梁 端梁受力不大,主要起連接中、側(cè)梁和安裝沖擊座作用,一般用厚度為6mm左右的鋼板成L型或組焊成F型的變截面梁。6端梁尺寸見表4-4 表4-4 端梁尺寸 截面形狀 厚度為6mm左右的鋼板成F型 上翼板尺寸(厚寬) 8200 腹板尺寸(厚高) 7337407 下翼板尺寸(厚寬) 770 4.1.2.5 側(cè)梁 側(cè)壁承載式結(jié)構(gòu)的側(cè)梁因與側(cè)壁連接成一個(gè)整體,故其截面要較底架承載式小得多。本設(shè)計(jì)采用240×80×8的槽形冷彎型鋼,既便于側(cè)壁與底架組裝又便于安裝繩栓及側(cè)門附件等零件。 4.1.2.6 縱向梁