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出口机车过轨运输车钩技术方案研究

2021-12-30赵夺郭充

科技信息·学术版 2021年4期
关键词:运输安全

赵夺 郭充

摘要:本文主要针对出口机车项目中在机车发运时采用过渡车钩方案进行分析和研究。

关键词:车钩 运输  宽轨  安全

1引言

由于机车出口国为内陆国家,机车要通过陆运无火回送方式到内陆港后更换成正式的宽轨转向架和CA-3车钩后再送到目的地。出口国家铁路为宽轨轨距为1520mm,车钩高度为1060mm,与国内车钩轮廓不同、高度差不同的问题,国内牵引机车与其无法连挂,需要采用新型车钩连接牵引机车和出口机车。该车钩既能符合出口机车的车钩箱体的接口,又能满足与国内牵引机车连挂,同时具有足够的安全性和可靠性。

2、车钩选型方案的分析

机车用CA-3车钩与国内车钩轮廓不匹配,无法进行连挂。所以需要应用符合国内车钩轮廓的过渡车钩完成连挂运输作业。综合国内现阶段的车钩型式,大致选取三种型号较为符合的车钩进行详细的技术对比分析。

2.1 100型下作用车钩作为运输代用方案可行性分析

该车钩钩体长度为842mm,连挂车钩长约为1410mm,经过曲线通过计算分析,该车钩钩体过短,机车无法通过国内R145m、R125m曲线。所以,采用100型车钩方案不可行。

2.2 103型下作用车钩作为运输代用方案可行性分析

103型机车车钩与CA-3车钩钩体长度相近,机车曲线通过计算满足国内线路曲线通过。由于103型车钩最小破坏载荷2000kN,运输过程中不能连挂大吨位货运列车,以免发生车钩断裂的事故,安全性差,同时只能通过专列运输,运输成本过高。

2.3非标车钩方案分析

采用非标车钩方案保持了钩身的高度尺寸不变,缓冲器的高度不变,因此在更换车钩时不用更换缓冲器。机车采用非标车钩带有较高的钩肩,可避免当钩肩高度低于冲击座高度时,冲击座将无法对车体结构起到保护作用的风险发生。同时机车端部冲击座高度降低,增加防跳結构保证钩体高度与冲击座之间的间距约为28mm,在机车运行中对钩体高度进行限位,防止代用车钩上跳发生危险。

2.4 小结

采用非标车钩作为过轨运输车钩,机车结构保持不变。现场更换车钩简单,只需更换车钩。机车设计在端部结构及冲击座结构增加防跳止挡,对钩肩高度进行限位,防止代用车钩上跳。提高了运输的可靠性和安全性。

3 非标车钩的安全性分析

在机车的车体端部增加机车的防跳结构,保证在运输中的安全性,同时对车钩进行车钩高度差的计算分析和研究。对车钩应用进行安全性校核。

3.1曲线通过校核

1.经过计算分析,车端距离在125m曲线上,最大为860mm,最小为338mm,符合机车限界要求。车钩最大转角14.25°,均符合机车设计要求和通过要求。

3.2车钩承载力计算

机车最大起动牵引力为916KN。CA-3型车钩抗拉伸力为2000KN,抗压缩力为2500KN:钩尾框拉伸力为2500KN,钩尾销弯曲载荷为2500KN。根据设计要求,在不产生永久变形的情况下,车体能够承受2500kN纵向压缩力和2000kN拉伸力。

得出结论:车钩及相关部件承载力远大于机车牵引阻力;车体拉伸压缩载荷大于机车牵引阻力。

3.3车钩高度差分析

针对在运输过程中机车连挂存在非标车钩与正式车钩存在高度差,所以非标车钩在运用过程中将承受很大的弯曲力矩,现在通过力学分析对产生的弯矩及屈服强度进行计算分析。

用有限元软件Abaqus建立模型进行模拟仿真计算。一端进行约束,在另一端施加载荷,进行计算。

当施加570kN的牵引力时,计算结果如图1所示,最大应力为152Mpa,与理论计算结果相近。

当施加480kN的制动力时,计算结果如图2所示,最大应力为128Mpa,与理论计算结果相近。

通过将车钩参数的输入,仿真模拟手段进行评估。综合考虑在机车牵引和制动两种工况下,机车牵引力最大的时候由于车钩高度差产生拉力和弯矩,计算结果显示最大可能应力为314MPa,机车牵引力最大的时候由于车钩高度差产生压力和弯矩,计算结果显示最大可能应力为264.4MPa。

以上两种情况的最大应力远远小于车钩本身的材料屈服极限(C级钢是415Mpa,E级钢为690Mpa)。经过仿真软件的评估方式模拟机车的牵引制动工况得出结论过轨车钩可以安全运用。

4 结语

出口机车采用的非标车钩进行过轨运输方案合理,在实际运输过程中安全性强、可靠性高,满足国内过轨运输的规程。同时成本较低,拆装方便。该技术点为搭建一带一路出口机车技术平台起到巨大作用。

参考文献

[1]寇怀东. 电力机车车体耐冲击性情况分析[J].科技创新导报. 2019(29)1

[2]宋元全,郭蕾,王佥. 内燃机车车体关键技术研究[J]. 铁道机车与动车.2020(08)

[3]李立山,杨俊杰. 重载机车车体的设计原则与结构特点[J].铁道机车车辆. 2010(03)

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