专用平车研究

2016-12-08伍月丽

中国新技术新产品 2016年21期

关键词：重车平车车钩

伍月丽

（中车长江车辆有限公司常州分公司，江苏常州 213011）

专用平车研究

伍月丽

（中车长江车辆有限公司常州分公司，江苏常州 213011）

本文介绍了专用平车的技术参数、主要结构特点及计算分析试验情况。

专用平车；结构；技术参数；试验

长江公司常州分公司依据《马来西亚专用平车技术规范》和客户的使用要求设计、制造了专用平车。我公司已经完成了专用平车的设计、样车试制、国内型式试验及批量生产。

一、主要用途

专用平车是在马来西亚1435mm轨距线路上运行的专用平车，该车既可以作为普通平车使用，也可以作为专用平车使用。该车作为专用平车时主要用于装载柴油发电机组和吊机，用以装卸铁轨等。图1为专用平车外观图。

二、主要性能参数及主要尺寸

轴重：15t；载重：40t；自重：16.5t；自重系数：0.42；最大运营速度：60km/h；最小曲线半径：120m；限界：符合限界图KTK-717/718-001；车辆定距（量心盘中心间距）：8800mm；车辆长度；安装Voith车钩：15000mm；车辆最大宽度：2890mm；地板面距轨面高（空车）：1100mm；车钩中心线距轨面高（空车）：730mm；车轮直径：φ840mm

图1　专用平车外观图

三、主要结构特点

1.该车载重40t，自重16.5t，通过结构优化减轻了车辆自重。

2.车体中梁采用刀把式结构，满足了车钩距离轨面垂直高度的要求。

3.该车在使用过程中既可以装用KD5型车钩，又可以装用密接式车钩，满足了用户的使用要求。

4.该车采用适合潮湿、盐份含量大环境要求的Q450NQR1耐大气腐蚀钢和油漆。

5.该车安装柴油发电机和吊机的部位采用活动地板，活动地板安装在车上时作为普通平车使用，活动地板拆卸后可以安装发电机和吊机，作为专用平车使用，满足了用户的使用要求。

6.该车四周设有栏杆和芷板，防止在运行过程中货物滑落，满足了用户的使用要求。

7.采用符合中国标准的空气制动系统，满足了用户的使用要求。

图2　专用平车图

四、主要结构

专用平车主要由底架组成、风手制动装置、三大件式转向架、栏杆组成、车钩缓冲装置等部件组成。图2为专用平车图。

该车主要板材均采用Q450NQR1高强度耐大气腐蚀钢，铸钢件主要采用B级钢和ZG 230-450。

1.底架组成

该车底架为全钢焊接结构，由端梁、中梁、枕梁、侧梁、大横梁、花纹地板等组焊而成。其中：中梁由两块腹板和上下盖板组成的箱型结构，腹板为鱼腹型；侧梁为240×80×9的槽钢；枕梁采用变截面腹板组成的箱型结构；端梁为L型变截面结构；大横梁为双变截面H型结构；枕梁与端梁、枕梁与大横梁之间设有小横梁；侧梁设有起吊座和绳栓；底架的四角装有脚蹬和扶手；四周设有可拆卸的栏杆组成，采用锻钢上心盘，材质为20Mn。底架上铺有防滑作用的花纹钢地板，安装发电机和吊机部位为活动花纹钢地板。

2.风手制动装置

风制动装置采用双管路系统，包含制动管路和与机车风源链接的总风管路。

制动管路主要由控制阀、双向闸瓦间隙自动调整器、旋压密封式制动缸、空重车自动调整装置和制动管路等组成。

风制动管路采用符合中国国家标准GB/G 14976的不锈钢钢管。管路弯曲半径符合相关规定。管路采用不锈钢法兰连接。

在车体两侧安装具有快速制动和缓解功能的手制动机，可在车体两侧进行操作。

3.转向架

采用适用于1435mm轨距的铸钢转向架，该转向架采用铸钢摇枕、侧架；常接触弹性旁承、变摩擦减振装置、每个侧架中央安装7组弹簧和双列圆锥滚子轴承；车轮踏面符合EN13715EPS的要求；基础制动装置为单侧闸瓦制动。

4.车钩缓冲装置

该车安装KD5型车钩，并且提供安装Voith密接式车钩的接口。在车辆的使用过程中，两种车钩可以互相换装。

五、有关计算分析和试验

1.车体静强度计算与试验

2014年长江车辆有限公司常州分公司完成了专用平车的设计和样车试制工作，并根据TB/T 1335《铁道车辆强度设计及鉴定规范》和《马来西亚专用平车技术规范》的要求，对样车进行了计算和试验。

1.1计算情况

计算内容：（1）垂向总载荷计算，要求最大应力小于许用应力。（2）垂向总载荷+纵向压缩载荷+侧向载荷+扭转载荷，要求最大应力小于许用应力。（3）吊车载荷，要求最大应力小于许用应力。（4）顶车载荷，要求最大应力小于许用应力。（5）垂向弯曲刚度，要求中梁挠度满足设计要求。

计算结果：在各种工况下，专用平车各零件材料的许用应力均大于最大应力；在垂向静载荷作用下，中梁最大垂向位移小于标准的规定值。

1.2试验情况

试验内容：（1）垂向总载荷，即垂向静载荷加垂向动载荷。车体自重和标记载重之和为垂向静载荷。（2）空车纵向压缩载荷，即垂向总载荷+压缩载荷+侧向载荷+扭转载荷。（3）空车纵向拉伸载荷，即垂向总载荷+压缩载荷+侧向载荷+扭转载荷。（4）顶车载荷。（5）垂向弯曲刚度，要求挠跨比小于等于1/900的设计要求。

试验结论：在各试验载荷作用下，车体各零部件测点的当量应力值均不大于其相应工况下所用材料屈服强度（281MPa），在所有试验工况中车体均无永久变形。在垂向总载荷作用下，该车中梁最大挠度为5.1mm，挠跨比为1/1725，小于1/900。试验结果显示：专用平车静强度和刚度均满足TB/T 1335《铁道车辆强度设计及鉴定规范》和《马来西亚专用平车技术规范》的要求。

2.动力学计算分析

按照GB 5599-85《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》的要求，采用SIMPACK仿真分析软件对专用平车进行了动力学性能分析，其动力学特性指标为：车辆的运行平稳性、稳定性和安全性等。

计算结果如下：各性能指标为：

（1）在美国Ⅳ级线路，66km/h速度范围内，空重车工况下横向和垂向平稳性指标均小于4。

（2）在美国Ⅳ级线路，66km/h速度范围内，空重车工况下，最大垂向加速度小于0.7g，最大横向加速度小于0.5g。

（3）在空车工况时，轮轨横向力Q、脱轨系数Q/P、轮轴横向力H、轮重减载率△P/P最大值分别为12.99kN、0.44、14.2kN和0.42；重车工况时，轮轨横向力Q、脱轨系数Q/P、轮轴横向力H、轮重减载率△P/P最大值分别为28.76kN、0.45、29.5kN和0.39符合GB 5599-85的规定；空重车工况下，直线运行安全性满足要求。

（4）车辆通过半径为120m、曲线外超高H=0mm，半径为150mm和、曲线外超高H=40mm，半径，200m、曲线外超高H=40mm的轮轨横向力、轮轴横向力、轮重减载率、脱轨系数及倾覆系数均小于GB 5599-85的规定，满足曲线运行安全性要求。

（5）蛇行临界速度：空车为83km/h，重车为72km/h，运行稳定性满足客户最大运用速度小于60km/h的要求。