出口幾內(nèi)亞米軌氧化鋁粉漏斗車的研制

劉 濤，萬 濤，楊云圣，姚利敏，朱曉松，許秀峰，曹寶剛

(中車石家莊車輛有限公司 技術(shù)中心，河北 石家莊 051430)

出口幾內(nèi)亞米軌氧化鋁粉漏斗車(圖1)是中車石家莊車輛有限公司根據(jù)幾內(nèi)亞客戶需求研制的一種新型氧化鋁粉漏斗車。該車在幾內(nèi)亞1 000 mm軌距線路上運行，用于氧化鋁粉等散粒貨物的運輸。

圖1 出口幾內(nèi)亞米軌氧化鋁粉漏斗車

1 主要技術(shù)特點

(1) 該車采用“上裝下卸”的裝卸方式，適應(yīng)幾內(nèi)亞現(xiàn)場氧化鋁粉的裝卸要求；

(2) 該車內(nèi)部配置了由進氣管路、散料氣力輸送裝置等組成的卸料裝置，提高了卸貨效率；

(3) 該車配置了符合UIC標(biāo)準(zhǔn)的空氣制動裝置及連接輪廓與Willison(3/4)型車鉤相符合的車鉤，可實現(xiàn)與幾內(nèi)亞既有車輛的連掛；

(4) 該車車廂底板面設(shè)計了一定角度，并配置了具備導(dǎo)流作用的脊背，滿足散料貨物卸貨過程中氣體流動的要求。

2 主要技術(shù)參數(shù)

表1為出口幾內(nèi)亞米軌氧化鋁粉漏斗車主要技術(shù)參數(shù)。

表1 出口幾內(nèi)亞米軌氧化鋁粉漏斗車主要技術(shù)參數(shù)

3 主要結(jié)構(gòu)

該車主要由車體、卸料系統(tǒng)、制動裝置、車鉤緩沖裝置及轉(zhuǎn)向架等組成(圖2)。

1.車鉤緩沖裝置；2.制動裝置；3.車體；4.卸料系統(tǒng)；5.轉(zhuǎn)向架。圖2 出口幾內(nèi)亞米軌氧化鋁粉漏斗車結(jié)構(gòu)

3.1 車體

該車車體為全鋼焊接結(jié)構(gòu)，由底架和車廂組成。

底架為無中梁焊接結(jié)構(gòu)，由牽引梁、枕梁、下側(cè)梁、端梁、橫梁、縱向梁及鋼地板等組焊而成(圖3)。牽引梁采用熱軋310乙型鋼；枕梁采用由上下蓋板及雙腹板組焊而成的變截面箱形結(jié)構(gòu)；下側(cè)梁采用240 mm冷彎槽鋼。底架上設(shè)有牽引鉤、腳蹬、旗插及護欄，其中牽引鉤、腳蹬與下側(cè)梁采用焊接連接，護欄與底架、旗插與護欄采用焊接連接。

圖3 出口幾內(nèi)亞米軌氧化鋁粉漏斗車底架結(jié)構(gòu)

車廂由車頂、側(cè)墻、端墻、底板等組焊而成(圖4)，主要型鋼和板材采用高強度耐候鋼(Q450NQR1)。端墻與底架平面夾角為60°，底板與底架平面夾角為6°，側(cè)墻折彎后與底架平面夾角為66°；車頂設(shè)有3個φ650 mm的裝貨圓口及其頂蓋，并設(shè)有1個φ300 mm的排氣孔；底板設(shè)置有3個卸料口，每個卸料口配置有機械開閉裝置。

圖4 出口幾內(nèi)亞米軌氧化鋁粉漏斗車車廂結(jié)構(gòu)

3.2 卸料系統(tǒng)

卸料系統(tǒng)由進氣管路、散料氣力輸送裝置及開閉裝置組成。進氣管路采用H形結(jié)構(gòu)，由DN100、DN50、DN25 3種規(guī)格的不銹鋼管、變徑三通及其連接件組成；散料氣力輸送裝置采用箱式結(jié)構(gòu)，由透氣布、壓板、箱體及導(dǎo)管組成；開閉裝置采用機械推拉結(jié)構(gòu)，由支撐架、伸縮盤及鎖閉機構(gòu)組成，具有“定位自鎖”功能。

卸料系統(tǒng)配置有24組散料氣力輸送裝置，分3個區(qū)域布置在車廂底板上，每個區(qū)域設(shè)有1個開閉裝置。散料氣力輸送裝置相互之間通過進氣管路相連，車底設(shè)有進氣口，外接的壓縮空氣通過進氣口進入進氣管路。

3.3 制動裝置

空氣制動裝置符合UIC標(biāo)準(zhǔn)，主要配件采用西屋公司產(chǎn)品，包括空氣分配閥(MH 3f HBG 310 / 200 )、直徑為305 mm(12 in)的制動缸、容積為100 L的儲風(fēng)缸、VTA型承重閥、RSP2A-600型閘瓦間隙自動調(diào)整器及符合UIC 標(biāo)準(zhǔn)的1in 制動軟管等配件。

該車采用通用型手制動機，通過支架安裝在車體底架上。

3.4 車鉤緩沖裝置

車鉤緩沖裝置采用連接輪廓與Willison(3/4)型車鉤相符合的車鉤、MT-3型緩沖器、鍛造鉤尾框及相關(guān)配套裝置，滿足了與幾內(nèi)亞既有機車車輛連掛的要求。

3.5 轉(zhuǎn)向架

該車轉(zhuǎn)向架為鑄鋼三大件式結(jié)構(gòu)，搖枕、側(cè)架材質(zhì)為B+級鑄鋼；下心盤與搖枕鑄為一體，下心盤內(nèi)設(shè)有錳含量為11%～14%的錳鋼襯墊；采用整體輾鋼車輪和352226X2-2RZ型滾動軸承；基礎(chǔ)制動裝置采用滑槽式單側(cè)閘瓦制動形式、杠桿直立式下拉桿結(jié)構(gòu)；采用非金屬低摩合成閘瓦。

4 計算及試驗

4.1 車體結(jié)構(gòu)強度分析

利用ANSYS仿真分析軟件，依據(jù)TB/T 1335—1996《鐵道車輛強度設(shè)計及試驗鑒定規(guī)范》要求對出口幾內(nèi)亞米軌氧化鋁粉漏斗車進行有限元分析。計算結(jié)果顯示，在基本工況、頂車工況等不同工況組合下的應(yīng)力值均在對應(yīng)工況的材料許用應(yīng)力范圍之內(nèi)，在垂向靜載荷作用下，該車體底架側(cè)梁的最大撓度與車輛定距的比值符合TB/T 1335—1996中要求的≤1/2 000。

4.2 動力學(xué)性能仿真分析

依據(jù)GB/T 5599—1985《鐵道車輛動力學(xué)性能評定和試驗鑒定規(guī)范》要求對出口幾內(nèi)亞米軌氧化鋁粉漏斗車進行穩(wěn)定性、曲線通過運行安全性、運行平穩(wěn)性等動力學(xué)性能仿真分析。計算結(jié)果如下：

(1) 運行穩(wěn)定性?？罩剀嚺R界速度分別為78 km/h和98 km/h，能夠滿足空重車60 km/h運行速度的要求，并具有一定的速度裕量。

(2) 曲線通過性能。在所計算速度范圍內(nèi)的曲線、道岔工況下，各輪對的輪軌橫向力最大值、各輪對的輪軸橫向力最大值、各車輪的脫軌系數(shù)最大值、各輪對的輪重減載率最大值均滿足GB/T 5599—1985的限度要求，表明車輛可以在所計算的各曲線、道岔上安全運行。

(3) 運行平穩(wěn)性?？罩剀嚨臋M向和垂向平穩(wěn)性指標(biāo)在70 km/h速度范圍內(nèi)均為優(yōu)；空重車車體振動最大垂向加速度均小于0.7g，最大橫向加速度均小于0.5g?？梢娍罩剀嚨倪\行平穩(wěn)性指標(biāo)和最大加速度等指標(biāo)都能夠滿足GB/T 5599—1985要求，能保證空重車以60 km/h速度正常運行。

4.3 車體靜強度和剛度試驗

按照TB/T 1335—1996的要求對出口幾內(nèi)亞米軌氧化鋁粉漏斗車進行了縱向載荷試驗、垂向載荷試驗、頂車試驗及剛度試驗。試驗結(jié)果顯示，最大應(yīng)力發(fā)生在縱向壓縮載荷(1 400 kN)工況，位于端墻與底架地板連接處，其值為275 MPa，小于該處材料的許用應(yīng)力(281 MPa)；在最大垂向靜載荷作用下，底架側(cè)梁的最大撓度為2.113 mm，撓跨比為0.45/2 000，小于TB/T 1335—1996要求的許用值(1/2 000)，符合TB/T 1335—1996的要求。

4.4 氧化鋁粉卸料應(yīng)用試驗

依據(jù)出口幾內(nèi)亞米軌氧化鋁粉漏斗車技術(shù)規(guī)范對車輛進行卸料應(yīng)用試驗。試驗項目及方法見表2。

表2 出口幾內(nèi)亞米軌氧化鋁粉漏斗車卸料應(yīng)用試驗

試驗結(jié)果表明:該型車輛的設(shè)計結(jié)構(gòu)適應(yīng)氧化鋁粉的卸料要求；進氣管路氣密性、車廂密封性滿足氧化鋁粉的“散料氣化”要求；開閉裝置操控靈活，性能可靠，自鎖功能應(yīng)用合理。

5 結(jié)束語

出口幾內(nèi)亞米軌氧化鋁粉漏斗車自交付使用以來，車輛狀態(tài)良好。各項結(jié)果表明，該型車輛的設(shè)計、制造符合相關(guān)技術(shù)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，滿足對氧化鋁粉的運輸和裝卸要求。