新型自翻车尾车的设计与研制

2015-10-21焦伟刘宇

中国机械 2015年7期

关键词：安全

焦伟　刘宇

摘要：新型自翻车尾车研制主要解决旧自翻车尾车存在的安全性较差颠簸振动剧烈的缺陷，让司乘人员的工作环境更安全，更舒适。经过实际运用，达到了预期目的，运用效果很好，用户非常满意。

关键词：新自翻车尾车；安全；舒适

自翻车尾车是自翻车编组列车中的一员，是在标准自翻车基础上改制的专用车辆，它与机车分别编组在自翻车列车的两端，因此称为自翻车尾车。它用于列车推进时，为机车司机提供行车信号的司乘人员乘坐的专用车。新型自翻车尾车是为了弥补旧尾车的不足，提高司乘人员的安全性、为了司乘人员创造良好的作业环境而专门研制的。

1.旧尾车存在的主要缺陷

1.1安全性能较差；

1.2尾车房颠簸振动非常剧烈；

2.针对旧尾车存在的缺陷进行分析研究，制定措施，采取以下办法加以解决

2.1由于自翻车尾车是列车推进时，尾车内的司乘人员给机车司机传递信号用的，尾车司乘室（简称尾车房）始终处于列车的端部（不是首端就是尾端），因此，一旦发生撞车事故时，尾车房首先遭到撞击，直接危及尾车房内司乘人员的生命安全，对此，在制定方案是经过反复研究，最后采取：将尾车房前部（推进时）留一段空位，这样，在撞车时，前端的端梁首先遭撞击，稍缓才能撞到尾车房。为了加强尾车房部分的底架强度和刚度，在底架处加设了斜撑。同时，为了防止撞车时两车“互爬”问题，在前端留出的空位处设置了箱型结构，在箱型结构中设置加强筋，该部位还可作为储煤箱和杂物箱，同时又增加了尾车房内的有限空间。尾车房及底架布置示意图见图1：

旧型尾车采用4#角钢和2mm钢板制作，强度比较弱。新尾车房采用5#角钢和3mm钢板制作，底架用10#角钢和6mm钢板制作，从而增加了尾车房的整体刚度。

采取以上措施后，对司乘人员的安全系数增加了很多。

2.2因尾车房是安装在自翻车鱼腹梁一端的牵引梁上的，从力学观点看，鱼腹梁可视为具有悬臂的简支梁，其简化后的形式及载荷见图2：

为了分析方便，将鱼腹梁自重、车箱自重及载重视为作用于车体中心的一个集中力W。

由理论力学原理可得：

2.2.1当集中力W单独作用于简支梁上时：

2.2.2当集中力P单独作用于梁上时：

由于列车运行的线路高低不平，车辆运行时就会在铅垂方向产生一个加速度a，这时集中力就变为：

当车辆高速运行时，铅垂方向的加速度a时正时负，变化复杂并且其绝对值变化很大；加之尾车在运行中，在力P和W的作用下产生共振，从而使挠度y的绝对值非常大，也就是尾车房颠簸非常剧烈。

在挠度公式中，由于E、I、S、W、P都是不變的；运行线路、速度相同，a也可视为不变；只有L3是可变的，因此尾车房相对支点（心盘处）的位置是可变的。因此在设计中，把自翻车车箱长度在尾车房侧缩短一空，将尾车房靠近心盘。新旧尾车房的位置示意图见图3，位置变动后，新旧尾车集中力P处的挠度比为

由此可见，将车箱缩短一空，把尾车房移向心盘，即解决了尾车房前留一段空位而引起的室内面积减小的问题，也大大降低了尾车房振动的振幅，解决了尾车剧烈颠簸给司乘人员带了的不适问题，为了让司乘人员更舒适，又在座椅上加以改进，采用汽车司机座椅。

采取了以上措施后，尾车房剧烈颠簸问题有了明显好转。