專用平車研究

伍月麗

（中車長(zhǎng)江車輛有限公司常州分公司，江蘇 常州 213011）

專用平車研究

伍月麗

（中車長(zhǎng)江車輛有限公司常州分公司，江蘇 常州 213011）

本文介紹了專用平車的技術(shù)參數(shù)、主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及計(jì)算分析試驗(yàn)情況。

專用平車；結(jié)構(gòu)；技術(shù)參數(shù)；試驗(yàn)

長(zhǎng)江公司常州分公司依據(jù)《馬來西亞專用平車技術(shù)規(guī)范》和客戶的使用要求設(shè)計(jì)、制造了專用平車。我公司已經(jīng)完成了專用平車的設(shè)計(jì)、樣車試制、國(guó)內(nèi)型式試驗(yàn)及批量生產(chǎn)。

一、主要用途

專用平車是在馬來西亞1435mm軌距線路上運(yùn)行的專用平車，該車既可以作為普通平車使用，也可以作為專用平車使用。該車作為專用平車時(shí)主要用于裝載柴油發(fā)電機(jī)組和吊機(jī)，用以裝卸鐵軌等。圖1為專用平車外觀圖。

二、主要性能參數(shù)及主要尺寸

軸重：15t；載重：40t；自重：16.5t；自重系數(shù)：0.42；最大運(yùn)營(yíng)速度：60km/h；最小曲線半徑：120m；限界：符合限界圖KTK-717/718-001；車輛定距（量心盤中心間距）：8800mm；車輛長(zhǎng)度；安裝Voith車鉤：15000mm；車輛最大寬度：2890mm；地板面距軌面高（空車）：1100mm；車鉤中心線距軌面高（空車）：730mm；車輪直徑：φ840mm

圖1　專用平車外觀圖

三、主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.該車載重40t，自重16.5t，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化減輕了車輛自重。

2.車體中梁采用刀把式結(jié)構(gòu)，滿足了車鉤距離軌面垂直高度的要求。

3.該車在使用過程中既可以裝用KD5型車鉤，又可以裝用密接式車鉤，滿足了用戶的使用要求。

4.該車采用適合潮濕、鹽份含量大環(huán)境要求的Q450NQR1耐大氣腐蝕鋼和油漆。

5.該車安裝柴油發(fā)電機(jī)和吊機(jī)的部位采用活動(dòng)地板，活動(dòng)地板安裝在車上時(shí)作為普通平車使用，活動(dòng)地板拆卸后可以安裝發(fā)電機(jī)和吊機(jī)，作為專用平車使用，滿足了用戶的使用要求。

6.該車四周設(shè)有欄桿和芷板，防止在運(yùn)行過程中貨物滑落，滿足了用戶的使用要求。

7.采用符合中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的空氣制動(dòng)系統(tǒng)，滿足了用戶的使用要求。

圖2　專用平車圖

四、主要結(jié)構(gòu)

專用平車主要由底架組成、風(fēng)手制動(dòng)裝置、三大件式轉(zhuǎn)向架、欄桿組成、車鉤緩沖裝置等部件組成。圖2為專用平車圖。

該車主要板材均采用Q450NQR1高強(qiáng)度耐大氣腐蝕鋼，鑄鋼件主要采用B級(jí)鋼和ZG 230-450。

1.底架組成

該車底架為全鋼焊接結(jié)構(gòu)，由端梁、中梁、枕梁、側(cè)梁、大橫梁、花紋地板等組焊而成。其中：中梁由兩塊腹板和上下蓋板組成的箱型結(jié)構(gòu)，腹板為魚腹型；側(cè)梁為240×80×9的槽鋼；枕梁采用變截面腹板組成的箱型結(jié)構(gòu)；端梁為L(zhǎng)型變截面結(jié)構(gòu)；大橫梁為雙變截面H型結(jié)構(gòu)；枕梁與端梁、枕梁與大橫梁之間設(shè)有小橫梁；側(cè)梁設(shè)有起吊座和繩栓；底架的四角裝有腳蹬和扶手；四周設(shè)有可拆卸的欄桿組成，采用鍛鋼上心盤，材質(zhì)為20Mn。底架上鋪有防滑作用的花紋鋼地板，安裝發(fā)電機(jī)和吊機(jī)部位為活動(dòng)花紋鋼地板。

2.風(fēng)手制動(dòng)裝置

風(fēng)制動(dòng)裝置采用雙管路系統(tǒng)，包含制動(dòng)管路和與機(jī)車風(fēng)源鏈接的總風(fēng)管路。

制動(dòng)管路主要由控制閥、雙向閘瓦間隙自動(dòng)調(diào)整器、旋壓密封式制動(dòng)缸、空重車自動(dòng)調(diào)整裝置和制動(dòng)管路等組成。

風(fēng)制動(dòng)管路采用符合中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/G 14976的不銹鋼鋼管。管路彎曲半徑符合相關(guān)規(guī)定。管路采用不銹鋼法蘭連接。

在車體兩側(cè)安裝具有快速制動(dòng)和緩解功能的手制動(dòng)機(jī)，可在車體兩側(cè)進(jìn)行操作。

3.轉(zhuǎn)向架

采用適用于1435mm軌距的鑄鋼轉(zhuǎn)向架，該轉(zhuǎn)向架采用鑄鋼搖枕、側(cè)架；常接觸彈性旁承、變摩擦減振裝置、每個(gè)側(cè)架中央安裝7組彈簧和雙列圓錐滾子軸承；車輪踏面符合EN13715EPS的要求；基礎(chǔ)制動(dòng)裝置為單側(cè)閘瓦制動(dòng)。

4.車鉤緩沖裝置

該車安裝KD5型車鉤，并且提供安裝Voith密接式車鉤的接口。在車輛的使用過程中，兩種車鉤可以互相換裝。

五、有關(guān)計(jì)算分析和試驗(yàn)

1.車體靜強(qiáng)度計(jì)算與試驗(yàn)

2014年長(zhǎng)江車輛有限公司常州分公司完成了專用平車的設(shè)計(jì)和樣車試制工作，并根據(jù)TB/T 1335《鐵道車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)及鑒定規(guī)范》和《馬來西亞專用平車技術(shù)規(guī)范》的要求，對(duì)樣車進(jìn)行了計(jì)算和試驗(yàn)。

1.1計(jì)算情況

計(jì)算內(nèi)容：（1）垂向總載荷計(jì)算，要求最大應(yīng)力小于許用應(yīng)力。（2）垂向總載荷+縱向壓縮載荷+側(cè)向載荷+扭轉(zhuǎn)載荷，要求最大應(yīng)力小于許用應(yīng)力。（3）吊車載荷，要求最大應(yīng)力小于許用應(yīng)力。（4）頂車載荷，要求最大應(yīng)力小于許用應(yīng)力。（5）垂向彎曲剛度，要求中梁撓度滿足設(shè)計(jì)要求。

計(jì)算結(jié)果：在各種工況下，專用平車各零件材料的許用應(yīng)力均大于最大應(yīng)力；在垂向靜載荷作用下，中梁最大垂向位移小于標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值。

1.2試驗(yàn)情況

試驗(yàn)內(nèi)容：（1）垂向總載荷，即垂向靜載荷加垂向動(dòng)載荷。車體自重和標(biāo)記載重之和為垂向靜載荷。（2）空車縱向壓縮載荷，即垂向總載荷+壓縮載荷+側(cè)向載荷+扭轉(zhuǎn)載荷。（3）空車縱向拉伸載荷，即垂向總載荷+壓縮載荷+側(cè)向載荷+扭轉(zhuǎn)載荷。（4）頂車載荷。（5）垂向彎曲剛度，要求撓跨比小于等于1/900的設(shè)計(jì)要求。

試驗(yàn)結(jié)論：在各試驗(yàn)載荷作用下，車體各零部件測(cè)點(diǎn)的當(dāng)量應(yīng)力值均不大于其相應(yīng)工況下所用材料屈服強(qiáng)度（281MPa），在所有試驗(yàn)工況中車體均無永久變形。在垂向總載荷作用下，該車中梁最大撓度為5.1mm，撓跨比為1/1725，小于1/900。試驗(yàn)結(jié)果顯示：專用平車靜強(qiáng)度和剛度均滿足TB/T 1335《鐵道車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)及鑒定規(guī)范》和《馬來西亞專用平車技術(shù)規(guī)范》的要求。

2.動(dòng)力學(xué)計(jì)算分析

按照GB 5599-85《鐵道車輛動(dòng)力學(xué)性能評(píng)定和試驗(yàn)鑒定規(guī)范》的要求，采用SIMPACK仿真分析軟件對(duì)專用平車進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)性能分析，其動(dòng)力學(xué)特性指標(biāo)為：車輛的運(yùn)行平穩(wěn)性、穩(wěn)定性和安全性等。

計(jì)算結(jié)果如下：各性能指標(biāo)為：

（1）在美國(guó)Ⅳ級(jí)線路，66km/h速度范圍內(nèi)，空重車工況下橫向和垂向平穩(wěn)性指標(biāo)均小于4。

（2）在美國(guó)Ⅳ級(jí)線路，66km/h速度范圍內(nèi)，空重車工況下，最大垂向加速度小于0.7g，最大橫向加速度小于0.5g。

（3）在空車工況時(shí)，輪軌橫向力Q、脫軌系數(shù)Q/P、輪軸橫向力H、輪重減載率△P/P最大值分別為12.99kN、0.44、14.2kN和0.42；重車工況時(shí)，輪軌橫向力Q、脫軌系數(shù)Q/P、輪軸橫向力H、輪重減載率△P/P最大值分別為28.76kN、0.45、29.5kN和0.39符合GB 5599-85的規(guī)定；空重車工況下，直線運(yùn)行安全性滿足要求。

（4）車輛通過半徑為120m、曲線外超高H=0mm，半徑為150mm和、曲線外超高H=40mm，半徑，200m、曲線外超高H=40mm的輪軌橫向力、輪軸橫向力、輪重減載率、脫軌系數(shù)及傾覆系數(shù)均小于GB 5599-85的規(guī)定，滿足曲線運(yùn)行安全性要求。

（5）蛇行臨界速度：空車為83km/h，重車為72km/h，運(yùn)行穩(wěn)定性滿足客戶最大運(yùn)用速度小于60km/h的要求。

結(jié)語(yǔ)

專用平車的研制完全符合用戶的使用要求和馬來西亞的線路情況，獲得了用戶的全面認(rèn)可，提升了公司特種平車的研發(fā)能力，為公司拓展業(yè)務(wù)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1]南車長(zhǎng)江車輛有限公司常州分公司.馬來西亞專用平車車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)報(bào)告[R].

[2]南車長(zhǎng)江車輛有限公司常州分公司.馬來西亞專用平車動(dòng)力學(xué)性能計(jì)算分析報(bào)告[R].

U212

A