米轨有盖矿石漏斗车课程设计-西南交通大学.docx

精选优质文档-----倾情为你奉上第1章 绪论1.1 漏斗车国内外发展现状漏斗车属于铁路货车中特种专用车辆的一种，主要用于装运粮食、石砟、煤炭、矿石等装卸地点较为固定的散装货物，可应用于固定编组、循环使用、定点装卸的粮食专用码头、现代化粮库、电站、港口、选煤、钢铁等企业以及新、旧线路铺设石砟等，适用于中、短途区间的固定运输[2]而本次米轨有盖矿石漏斗车主要是为装载石灰石块、硫磺矿石、铁矿石、烧结矿、球团矿等矿石而研制的米轨专用货车1.1.1 矿石漏斗车国内发展概况漏斗车属于专用货车我国目前有运送煤炭、铁矿石、石砟、粮食、水泥等散粒货物的各种漏斗车2000多辆这些漏斗车卸货都是利用货物的重力作用从卸货门自流卸出卸货门的开关方式可分为风控风动、电控风动和手动三种从结构形式又可分为有盖漏斗车和无盖漏斗车两种车内都设有与水平呈一定角度的漏斗板，根据各种货物的自然坡角，设计漏斗板的角度卸货门设在车底部或侧部1966年,设计制造了适合在栈桥、储料槽、受料坑等处卸货的K16型载重95t矿石漏斗车80年代,K16型车更新为K16A型载重93t矿石漏斗车K16型车设有电控、风动的开门机构以压缩空气为动力开关车门。

根据卸车场地的设施，可以单辆卸、成组卸、整列卸或边走边卸在没有风源的情况下也可逐辆手动卸车；1968年株洲车辆厂和四方车辆研究所设计、试制的K18型矿石漏斗车，主要是电力、冶金和煤炭部门用来运送煤炭和矿石的专用车辆K18型车设有风控.、风动的开门机构图1.1为我国研制的K18BK型矿石漏斗车这两种车已成批生产，在各发电厂、洗煤厂和冶金业使用，受到用户欢迎；1978年由眉山车辆工厂设计、试制的K60型矿石漏斗车，也是以压缩空气为动力，风控风动开、关底门该车为适应海南岛栈桥卸车的要求，可以单侧开门卸车1981年部级鉴定认为可以批量生产1.1.2 矿石漏斗车国外发展概况矿石漏斗车，作为一种重要的铁路运输的特种车辆，在国外的重载运输发达的国家中，有着广泛的应用进入21世纪,由于全球经济的复苏与发展,电力、冶金等工业需求强劲,拉动了货物运输车的需求,尤其表现在煤炭、矿石等大宗货物运输方面有些国家有时还因大轴重煤炭、矿石运输车辆短缺而影响生产为了满足大量矿石运输需求,南非、巴西、澳大利亚、瑞典还修建了矿石专用运输线,开行了运输专列从车型上来看，世界上几个主要产矿国如美国、南非、瑞士等国家的固定编组矿石运输列车，大部分由无盖漏斗车和专用敞车组成。

国外铁路运送矿石专用车辆的主要特点为轻量化水平高、卸货效率高、轴重和载重大、列车牵引吨位大、运用安全可靠[5]国外矿石漏斗车车体结构采用大圆弧包板形式,与平板侧墙相比,可增大容积,提高侧向稳定性大圆弧包板结构形式已应用在我国国产和出口漏斗车上,效果良好从国外矿石运输情况来看,采用固定编组直达列车运输矿石是发展方向,它具有运费低、车辆周转快、维修费用低等特点澳大利亚重载单元矿石列车一般编组为192辆～240辆,平均牵引重量为17450t～29000t,列车长度为2000m～2300m,车辆多为总重100t或120t的煤车和总重130t的矿石漏斗车,其运行速度一般为空车80 km/h、重车60km/h国外矿石漏斗车主要技术参数如表1.1[4]所示 图1.1 K18BK型矿石漏斗车1.2本文主要工作本文针对一种米轨有盖矿石漏斗车，根据课程设计要求，结合给定设计参数，从方案设计、工程图设计、方案相关计算等方面都进行了漏斗车设计过程的阐述，重点在方案比较、结构参数设定、主要设备选型、曲线通过和制动距离计算方面进行详细分析将车辆设计理论与铁路货车制造行业技术标准文件进行有机结合，最终设计车辆满足本次课程设计要求。

主要内容包括：1.车辆基本参数的选择；2.车体钢结构设计、计算；3.车钩和缓冲器的选型设计；4.转向架选型设计、制动系统的设计与计算；5.漏斗开启与锁闭机构设计；6.车体上盖开闭机构设计第2章 米轨有盖矿石漏斗车方案设计2.1 米轨有盖矿石漏斗车尺寸方案设计根据铁道车辆方向课程设计任务书设计要求，按照给定的设计参数进行米轨有盖漏斗车的方案设计2.1.1 产品用途及使用范围该车适用于在lOOOmm轨距线路上运行，供装运石灰石块、硫磺矿石、铁矿石、烧结矿、球团矿等散装货物之用可满足固定编组、循环使用、定点装卸的需要适用于高架料仓装货,可在地面设有受料坑传输装置的供两侧同时卸货、容量足够的卸货沟或高栈台的现场使用可风动快速卸车，也可手动卸车，保证货物卸在两轨道之间2.1.2 主要技术参数的选取任务书设计参数：1.构造速度：80km/h；2.载重：不少于30t；3.轴重：14t；4.最小曲线半径：正线300m，出厂线150m1）车辆容积、载重和自重的确定 该漏斗车设计为两个转向架的4轴车，根据设计任务书要求的设计参数：载重不少于30t，轴重14t，可知，其满载时车辆总重不大于56t因为该车增加了活动顶盖及其开闭机构，但由于受米轨限界的限制，自重大约为16t，故该车的设计载重为40t。

由于矿石的容重较大，一般为1.5～2.5t/m3，若按照最小容重来设计车体的容积，当装运大容重矿石时则不能充分利用料仓空间；同理若按照最大容重来设计，当装运小容重矿石时，又造成了车辆承载能力的浪费故按照容重为1.70t/m3，容积利用率为0.94来设计车辆有效容积按此计算，在满足载重40t时,车辆的容积为25m3 ,故该车有效容积确定为25m32）车辆主要外形尺寸的确定 对于有转向架的四轴车在曲线上的偏移情况如图2.1所示图2.1 四轴车在曲线上的偏移情况中部偏移量 (2.1)端部偏移量 (2.2)式中 L——车体长度 ——车辆定距 ——转向架固定轴距R——路线曲线半径上述公式是假定车轮与钢轨之间没有间隙，车体与转向架之间没有相对移动的情况下得到的为了更充分合理地利用限界，应尽量使车辆中部的偏移量和端部的偏移量相等，即：由 得 （2.3）也就是说在设计车辆时，其车体长度与车辆定距之比等于1.4左右比较合理[6]。

在货物列车长度一定的情况下，为了提高列车重量，应尽量缩短列车长度[7]故转向架定距设定为740mm，根据式2.3算得车体长度为10465mm车辆全长与底架长度和选择的车钩缓冲器有关，车辆全长确定为11407mm根据2.1、2.2式计算所设计车辆在计算曲线上的静偏移量和分别为：mmmm式中 ——车体长度，其值为10465mm ——车辆定距，其值为7400mm ——转向架固定轴距，其值为1750mm ——计算曲线半径，其值为300m车辆中、端部理论缩减量、（mm），不缩减，不缩减式中 ——短计算车辆中部最大偏移量，其值为36mm ——短计算车辆端部最大偏移量，其值为36mm按照下式确定车辆在柜面某一高度处最大容许制造宽度[6]式中 ——车辆轨距面某一高处的最大容许制造宽度（mm） ——机车车辆限界在同一高度处的最大容许制造宽度 ——、中的较大者根据米轨机车车辆限界图查得为1530mm，故算得其最大容许制造宽度为3031.5mm由于该漏斗车外形尺寸受到其容积限制，所以设计其最大容许制造宽度（钢板压型侧柱处）为2646mm按容积要求及高架料仓对车辆高度的要求, 车辆最大高度确定为3210mm。

矿石的自然倾角一般在29.8º～35º，漏斗车的自卸角必须大于矿石的自然倾角才能使车内的矿石利用自身的重力从漏斗车内源源不断地卸出，考虑到车辆容积的限制，所以设计该漏斗车的自卸角为45º2.2米轨有盖矿石漏斗车主要结构设计该车主要由底架、侧墙、端墙、漏斗、底门开闭机构、车顶组成、车顶盖组成、车顶盖开闭机构、车钩缓冲装置、制动装置、转向架等部分组成(见附录1)车体与货物接触的侧墙、端墙、漏斗及底门等型材和板材采用TCS345 不锈钢, 其余型材、板材采用屈服强度为450MPa 的Q450NQR1高强度耐候钢2.2.1 底架组成底架为无中梁结构由牵引梁、侧梁、漏斗托梁、枕梁、端梁、漏斗端板等组成牵引梁采用热轧310乙字型钢，侧梁采用mm的冷弯槽钢，漏斗托梁采用mm的冷弯槽钢采用直径为295mm的20Mn上心盘2.2.2 侧墙组成侧墙为板柱式结构，由侧板、侧柱和上侧梁等组焊而成侧柱采用U形双曲面冷弯型钢，侧柱间距为617mm上侧梁采用mm的冷弯矩形空心型钢2.2.3 端墙组成端墙由端板、上端梁、端柱、角柱、横带和斜撑等组焊而成上端梁采用120 mm 60mm4mm的矩形冷弯空心型钢，端柱、横带和斜撑等釆用U形冷弯型钢，角柱采用冷弯角钢。

端板与水平面的夹角为45°2.2.4 漏斗组成在车体中心设一个横向的中央漏斗组成，将全车划分成两个漏斗区每个漏斗区设两个侧漏斗板和一个分载梁；侧漏斗板与水平面的夹角为45°2.2.5 扶梯组成在端墙的外端设有扶梯组成2.2.6 底门组成底门由门板、大横梁、横梁、立柱、上下门框和立门框等组焊而成大横梁采用140mm80mm5mm的矩形冷弯空心型钢，立门框采用140mm60mm5mm的冷弯槽钢，横梁和立柱采用U 形冷弯型钢2.2.7 拉杆组成在中央漏斗脊设有拉杆装置，拉杆通过支座和螺栓与侧墙连接2.2.8 底门开闭机构底门开闭机构（如图2.2所示）采用两级传动顶锁式底门开闭装置，风动、手动两用，由上部传动装置、连杆、下曲拐、下部传动轴、双联杠杆、长短顶杆和左右锁体等组成手动开启机构如图2.4所示其中上部传动装置由手轮、减速箱、356mm×280mm的旋压式双向作用风缸（图2.3）、牙嵌离合器、上部传动轴及上曲拐等组成；风动管路装置由操纵阀、给风阀、不锈钢嵌入式储风缸及风管等组成风控管路系统和手动传动机构均设在车体1位端的底架上，风动、手动控制机构相互独立，其转换由拨叉拨动牙嵌离合器来控制风动或手动开关底门时，启闭装置传动平稳、轻便、灵活。

具有两级锁闭装置，可确保车辆在运行时底门闭锁的可靠性风控风动卸车的基本原理是用由控制管中来的压力空气是作用阀发生动作，变换储风筒向双向风缸充气的气路已开启或关闭底门1.关门状态（列车正常运行时）：如图2.5（a）所示，列车正常运行时，控制管通大气，作用阀处于自然状态（关门位），因此双向风缸始终处于关门状态2.卸车状态：如图2.5（b）所示，控制管和制动主管接通，储风筒压力空气进入双向风缸打开底门，在卸车地点必须备有能供给工作压力为0.49MPa的风源手传动顺序为：手轮→蜗杆→涡轮→离合器→上部传动轴→上曲拐→拉杆→下曲拐→下部传动轴→底门拉杆→底门风传动顺序为：双向风缸→齿条→齿轮→上部传动轴→上曲拐→拉杆→下曲拐→下部传动轴→底门拉杆→底门a） 底门开闭机构整体结构设计图1.左底门；2.右底门；3.传动轴；4.双联杠杆；5.短顶杆；6.长顶杆；7.右锁体；8.左锁体（b） 底门开闭机构简图1.开门柄组成；2.轴承座；3.顶杆组成；4.双联杠杆；5.传动轴；6.关门柄组成（c） 快卸式开闭机构组成1.底门拉杆；2.轴承；3.下部传动轴；4.联轴节；6.拉杆头；7.。