出口几内亚米轨氧化铝粉漏斗车的研制

刘 涛，万 涛，杨云圣，姚利敏，朱晓松，许秀峰，曹宝刚

(中车石家庄车辆有限公司 技术中心，河北 石家庄 051430)

出口几内亚米轨氧化铝粉漏斗车(图1)是中车石家庄车辆有限公司根据几内亚客户需求研制的一种新型氧化铝粉漏斗车。该车在几内亚1 000 mm轨距线路上运行，用于氧化铝粉等散粒货物的运输。

图1 出口几内亚米轨氧化铝粉漏斗车

1 主要技术特点

(1) 该车采用“上装下卸”的装卸方式，适应几内亚现场氧化铝粉的装卸要求；

(2) 该车内部配置了由进气管路、散料气力输送装置等组成的卸料装置，提高了卸货效率；

(3) 该车配置了符合UIC标准的空气制动装置及连接轮廓与Willison(3/4)型车钩相符合的车钩，可实现与几内亚既有车辆的连挂；

(4) 该车车厢底板面设计了一定角度，并配置了具备导流作用的脊背，满足散料货物卸货过程中气体流动的要求。

2 主要技术参数

表1为出口几内亚米轨氧化铝粉漏斗车主要技术参数。

表1 出口几内亚米轨氧化铝粉漏斗车主要技术参数

3 主要结构

该车主要由车体、卸料系统、制动装置、车钩缓冲装置及转向架等组成(图2)。

1.车钩缓冲装置；2.制动装置；3.车体；4.卸料系统；5.转向架。图2 出口几内亚米轨氧化铝粉漏斗车结构

3.1 车体

该车车体为全钢焊接结构，由底架和车厢组成。

底架为无中梁焊接结构，由牵引梁、枕梁、下侧梁、端梁、横梁、纵向梁及钢地板等组焊而成(图3)。牵引梁采用热轧310乙型钢；枕梁采用由上下盖板及双腹板组焊而成的变截面箱形结构；下侧梁采用240 mm冷弯槽钢。底架上设有牵引钩、脚蹬、旗插及护栏，其中牵引钩、脚蹬与下侧梁采用焊接连接，护栏与底架、旗插与护栏采用焊接连接。

图3 出口几内亚米轨氧化铝粉漏斗车底架结构

车厢由车顶、侧墙、端墙、底板等组焊而成(图4)，主要型钢和板材采用高强度耐候钢(Q450NQR1)。端墙与底架平面夹角为60°，底板与底架平面夹角为6°，侧墙折弯后与底架平面夹角为66°；车顶设有3个φ650 mm的装货圆口及其顶盖，并设有1个φ300 mm的排气孔；底板设置有3个卸料口，每个卸料口配置有机械开闭装置。

图4 出口几内亚米轨氧化铝粉漏斗车车厢结构

3.2 卸料系统

卸料系统由进气管路、散料气力输送装置及开闭装置组成。进气管路采用H形结构，由DN100、DN50、DN25 3种规格的不锈钢管、变径三通及其连接件组成；散料气力输送装置采用箱式结构，由透气布、压板、箱体及导管组成；开闭装置采用机械推拉结构，由支撑架、伸缩盘及锁闭机构组成，具有“定位自锁”功能。

卸料系统配置有24组散料气力输送装置，分3个区域布置在车厢底板上，每个区域设有1个开闭装置。散料气力输送装置相互之间通过进气管路相连，车底设有进气口，外接的压缩空气通过进气口进入进气管路。

3.3 制动装置

空气制动装置符合UIC标准，主要配件采用西屋公司产品，包括空气分配阀(MH 3f HBG 310 / 200 )、直径为305 mm(12 in)的制动缸、容积为100 L的储风缸、VTA型承重阀、RSP2A-600型闸瓦间隙自动调整器及符合UIC 标准的1in 制动软管等配件。

该车采用通用型手制动机，通过支架安装在车体底架上。

3.4 车钩缓冲装置

车钩缓冲装置采用连接轮廓与Willison(3/4)型车钩相符合的车钩、MT-3型缓冲器、锻造钩尾框及相关配套装置，满足了与几内亚既有机车车辆连挂的要求。

3.5 转向架

该车转向架为铸钢三大件式结构，摇枕、侧架材质为B+级铸钢；下心盘与摇枕铸为一体，下心盘内设有锰含量为11%～14%的锰钢衬垫；采用整体辗钢车轮和352226X2-2RZ型滚动轴承；基础制动装置采用滑槽式单侧闸瓦制动形式、杠杆直立式下拉杆结构；采用非金属低摩合成闸瓦。

4 计算及试验

4.1 车体结构强度分析

利用ANSYS仿真分析软件，依据TB/T 1335—1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》要求对出口几内亚米轨氧化铝粉漏斗车进行有限元分析。计算结果显示，在基本工况、顶车工况等不同工况组合下的应力值均在对应工况的材料许用应力范围之内，在垂向静载荷作用下，该车体底架侧梁的最大挠度与车辆定距的比值符合TB/T 1335—1996中要求的≤1/2 000。

4.2 动力学性能仿真分析

依据GB/T 5599—1985《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》要求对出口几内亚米轨氧化铝粉漏斗车进行稳定性、曲线通过运行安全性、运行平稳性等动力学性能仿真分析。计算结果如下：

(1) 运行稳定性。空重车临界速度分别为78 km/h和98 km/h，能够满足空重车60 km/h运行速度的要求，并具有一定的速度裕量。

(2) 曲线通过性能。在所计算速度范围内的曲线、道岔工况下，各轮对的轮轨横向力最大值、各轮对的轮轴横向力最大值、各车轮的脱轨系数最大值、各轮对的轮重减载率最大值均满足GB/T 5599—1985的限度要求，表明车辆可以在所计算的各曲线、道岔上安全运行。

(3) 运行平稳性。空重车的横向和垂向平稳性指标在70 km/h速度范围内均为优；空重车车体振动最大垂向加速度均小于0.7g，最大横向加速度均小于0.5g。可见空重车的运行平稳性指标和最大加速度等指标都能够满足GB/T 5599—1985要求，能保证空重车以60 km/h速度正常运行。

4.3 车体静强度和刚度试验

按照TB/T 1335—1996的要求对出口几内亚米轨氧化铝粉漏斗车进行了纵向载荷试验、垂向载荷试验、顶车试验及刚度试验。试验结果显示，最大应力发生在纵向压缩载荷(1 400 kN)工况，位于端墙与底架地板连接处，其值为275 MPa，小于该处材料的许用应力(281 MPa)；在最大垂向静载荷作用下，底架侧梁的最大挠度为2.113 mm，挠跨比为0.45/2 000，小于TB/T 1335—1996要求的许用值(1/2 000)，符合TB/T 1335—1996的要求。

4.4 氧化铝粉卸料应用试验

依据出口几内亚米轨氧化铝粉漏斗车技术规范对车辆进行卸料应用试验。试验项目及方法见表2。

表2 出口几内亚米轨氧化铝粉漏斗车卸料应用试验

试验结果表明:该型车辆的设计结构适应氧化铝粉的卸料要求；进气管路气密性、车厢密封性满足氧化铝粉的“散料气化”要求；开闭装置操控灵活，性能可靠，自锁功能应用合理。

5 结束语

出口几内亚米轨氧化铝粉漏斗车自交付使用以来，车辆状态良好。各项结果表明，该型车辆的设计、制造符合相关技术规范及标准，满足对氧化铝粉的运输和装卸要求。