80 t級鐵路罐車手制動裝置改進分析

袁軍

（中車西安車輛有限公司，陜西 西安710086）

80 t級鐵路罐車手制動裝置改進分析

袁軍

（中車西安車輛有限公司，陜西 西安710086）

介紹了鐵路罐車手制動機裝配結(jié)構(gòu)的組成與特點，分析了改進原因。針對現(xiàn)有鐵路罐車手制動裝置現(xiàn)狀提出裝用動滑輪結(jié)構(gòu)，通過對制動參數(shù)的分析、校核計算，結(jié)果表明改進后的制動裝置性能得到有效提高，滿足20‰坡道上安全駐車要求。對罐體進行了有限元受力分析，結(jié)果表明受力情況分布較合理，能滿足罐體強度要求。

鐵路罐車；手制動；分析

隨著80 t級罐車的研發(fā)與推廣，對手制動裝置提出了更高的要求。70 t級罐車手制動拉桿直接與制動缸前杠桿連接，這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用在80 t級罐車時，由于自重與載重的增加制動倍率有所減小，在大風或下雪等使用條件惡劣的情況下，易造成安全隱患。為了增強手制動的駐車性能，提高安全性、可靠性，有必要對其結(jié)構(gòu)進行改進。本文在既有70 t級罐車手制動結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上對80 t級罐車手制動進行改進優(yōu)化。

1　手制動裝置結(jié)構(gòu)

70 t級罐車使用的手制動結(jié)構(gòu)由手制動機、手制動機座、滑輪座、定滑輪、拉桿、手制動鏈等組成，如圖1所示。其結(jié)構(gòu)特點為制動緩解后容易復(fù)位，結(jié)構(gòu)簡單，易于制造檢修。

圖1　拉桿結(jié)構(gòu)

改進后的結(jié)構(gòu)在原結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加了動滑輪、手制動鏈防脫裝置、動滑輪固定座、整體鍛造手制動拉桿等，如圖2所示。

圖2　帶動滑輪結(jié)構(gòu)

其結(jié)構(gòu)特點為在手制動拉桿間增加動滑輪裝置，手制動力放大，能有效增加制動倍率。采用非金屬定滑輪，滑輪座上設(shè)有防止手制動鏈脫落裝置。由于動滑輪裝置處手制動鏈不容易復(fù)位，需要裝用具有較好復(fù)原裝置的制動缸，以克服緩解不良的問題。

2　手制動校核計算［1-2］

2.1制動倍率

手制動采用拉桿結(jié)構(gòu)時，全車手制動倍率γz=254.

在手制動拉桿間增加動滑輪，根據(jù)動滑輪結(jié)構(gòu)特點，全車手制動倍率增加一倍，即為γ'z=508.

2.2制動率

2.2.1設(shè)計要求

依靠制動機產(chǎn)生的制動力能使靜態(tài)重車安全地停駐在20‰坡道上。

2.2.2計算參數(shù)

手制動機輸入力F=0.5 kN

NSW-Ⅰ型手制動機倍率為27

瓦輪靜摩擦系數(shù)φ＝0.38

最大停車坡度i＝20‰

2.2.3手制動校核計算

20‰坡道停車所需最小手制動率為

其中：θmin為20‰坡道手制動機單獨駐車所需最小手制動率。

原結(jié)構(gòu)重車手制動率計算

其中：

θ為原結(jié)構(gòu)手制動率；γz為手制動機鏈條以后的放大倍率；ηs為手制動機鏈條以后的傳動效率，取ηs=0.42；Q0為罐車自重；Q為罐車載重。

增加了動滑輪傳動鏈條，傳動效率有所降低，取值ηs=0.39，其它參數(shù)不變，制動率為：

θ'=9.6%

根據(jù)上述計算，80 t級罐車不加動滑輪時手制動率為4.9%，小于最小手制動率5.3%，達不到駐車要求。增加動滑輪，手制動率為9.6%，手制動率得到了提高，滿足了靜態(tài)重車在20‰坡道上安全駐車的要求。

3　80 t級通用貨車手制動的要求

中國鐵道科學研究院對80 t級通用貨車制動計算分析時，在使用條件較惡劣情況下，風壓按700 Pa計算，雨雪增載按1.15倍計算，閘瓦壓力對靜摩擦系數(shù)影響忽略不計時，提出了手制動裝置參數(shù)取值范圍［3］，通過對比均在規(guī)定范圍內(nèi)，如表1所示。

表1　80 t級通用貨車手制動要求

4　罐體受力分析

80 t級鐵路罐車采用上8下10結(jié)構(gòu)，即罐體筒體底部材料厚度為10 mm，材質(zhì)為Q450NQR1高強度耐候鋼。動滑輪固定墊板材料為Q235A碳素鋼，與罐體焊接。

手制動機制動時，對受力情況進行有限元分析，如圖3所示。在手制動機輸入力為500 N時，最大受力處78 MPa，分布在墊板的四個拐角。經(jīng)分析，受力情況合理，能滿足罐體強度要求。

圖3　固定墊板受力分析

5　結(jié)束語

本文對80 t級罐車手制動裝置進行了改進。通過校核計算和罐體受力分析表明，80 t級罐車手制動裝置增加動滑輪結(jié)構(gòu)制動性能顯著提高，符合20‰坡道上安全駐車的要求，滿足80 t級通用貨車手制動參數(shù)取值范圍的規(guī)定，并且能達到罐體強度要求。

［1］饒忠.列車制動［M］.北京：中國鐵道出版社，1998.

［2］中華人民共和國鐵道部.TB/T 1407-1998，列車牽引計算規(guī)程［S］.北京：鐵道部標準計量研究所，1998.

［3］王京波.80t級通用貨車制動計算及校核［M］.北京：中國鐵道科學研究院，2011.

Level of 80 t Railway Tank Car Hand Brake Device Improvement Analysis

YUAN Jun
（CRRC Xi’an Co.，Ltd.，Xi’an Shaanxi 710086，China）

Introduced the composition and characteristics of the railway tank car hand brake assembly，analysised the reason of the improvement.According to current situation of existed railway tank car，hand brake with block structure was put forward，based on the analysis of the braking parameters，checking calculation，the results showed that the improved performance of the brake equipment，met the requirements on 20‰slope safety parking. Tanks was analysised in the way of finite element stress，and the results showed that the stress distribution was more reasonable，could meet the strength requirement of tank.

railway tank car；hand brake；analysis

U272.4

A

1672-545X（2016）07-0091-02

2016-04-25

袁軍（1980-），男，山西永濟人，碩士研究生，工程師，研究方向：鐵路貨車制動。