铁路重载货车设计与研究

发表时间:2020/6/2   来源:《科学与技术》2020年第3期   作者:姜岩
[导读] 铁路是我国国民经济的大动脉,铁路货物周转量占全国货物运输总量的。
         摘要:铁路是我国国民经济的大动脉,铁路货物周转量占全国货物运输总量的。我国
铁路仅用占世界的营业里程,完成了世界铁路货运的运输量。铁路重载货车设计与研究,对国际和国内铁路货车的发展状况有一定了解,对我国幵行重载列车所具备的技术基础和关键技术进行了简要分析,明确了重载货车的研制方向,以新型级不锈钢粮食漏斗车的具体设计方案为例,从货车走行技术、车体技术、货车纵向缓冲与连接技术、制动技术、新材料及应用技术、制造技术、数字化模拟技术、可靠性技术、试验技术等方面对铁路重载货车技术的具体实施进行了初步研宄。
         关键词:铁路货车;重载;方案
         近年来,在铁道部的统一组织下,经过创新与实践,我国铁路货车技术水平快速提升,实现了提速、重载两大跨越,走出了一条具有中国特色的铁路提速、重载并举发展之路,形成了产、学、研、用相结合的技术开发体系,铁路货车综合技术性能、制造工艺、产品质量、管理水平有了质的飞跃,为国民经济发展做出了重要贡献。我国铁路货物运输采取“速密重”协调发展战略,在速度方面,通过技术升级和既有货车提速改造,货车速度标准普遍达到的世界先进水平;在密度方面,干线列车追踪间隔已达到分钟,居世界先进水平;在重量方面,通过采用机车同步操纵技术,大秦线普遍开行万吨组合列车、万吨重载单元列车,主要干线普遍幵行吨列车,已成为世界上铁路运输效率最高的国家。但与世界铁路重载运输国家相比,在轴重上还有一定差距,美国、加拿大、澳大利亚、南非等国家列车牵引总重一般为万吨,轴重普遍在以上,最大轴重达到。在运输三要素“速密重”当中,我国在重量方面尚存在较大发展空间。
一.重载铁路货车对车钩缓冲装置设计
         货车纵向缓冲与连接技术是指与实现铁路货车连挂、载荷传递和缓冲功能有关的技术。货车纵向缓冲与连接技术是重载货车的关键技术之一,直接关系到铁路货车的连接可靠性和纵向动力学等性能。进入世纪以来,我国铁路货车纵向缓冲与连接技术不断创新发展,研发了与铁路货车重载配套的钩缓产品,快速提升了车钩缓冲装置系统的整体性能,有力地带动了重载货车整机产品的开发,满足了铁路货车重载发展的需要。
1.车钩(或牵引杆)设计
         铁路货车的车钩缓冲装置按照在车辆生的安装方式主要分为两类:一类是车钩与缓冲器组成一体位于车辆端部中央的车钩缓冲装置;另一类是车钩位于车辆端部中央,缓冲器位于车辆端部两侧的车钩缓冲装置。我国铁路货车采用的是第一类车钩缓冲装置,主要由车钩、钩尾框、缓冲器三大部件以及从板、钩尾销等零部件组成。为了满足重载铁路货车的运用要求,车钩(或牵引杆)应具备连挂间隙小、结构强度搞、防跳性能好及特殊联锁和防脱功能等特点。
2.钩尾框设计
         重载铁路货车钩尾框应具有较高的疲劳强度和运用可靠性。目前推广应用的锻造钩
尾框内部组织致密,避免了铸造缺陷,有效地提高了钩尾框的疲劳寿命,具有很高的安
全可靠性,能够满足重载铁路运输要求。
3.缓冲器设计
         随着列车牵引重量、车辆载重及调车速度的提高,、型缓冲器的容量显得偏低,不能适应我国铁路货车重载运输的进一步发展。为了同时提高缓冲器的综合性能以适应和满足铁路货车重载运输的发展,年我国开始研制了新型大容量缓冲器,如型摩擦胶泥组合式缓冲器、型摩擦弹性体组合式缓冲器、型弹性胶泥缓冲器,以及美国西屋公司研制的型大容量缓冲器,都能满足我国重载铁路运输的要求。


二.重载货车走行技术研究
         铁路货车走行技术,即转向架技术,但具有比转向架更全面的含义,它是铁路货车实现重载提速及保证车辆运行品质的关键和基础。货车转向架主要包括五个基本组成部分。轮轴装置:轮对沿着钢轨滚动时除传递车辆重量外,还传递轮轨之间的各种作用力,其中包括牵引力和制动力。轴承装置是联系恻架和轮对的活动关节,使轮对的滚动转化为侧架、车体沿钢轨的平动。弹性悬挂装置:减少线路不平顺和轮对运动对车体的各种动态影响(如垂向振动、横向振动等)。构架或摇枕、侧架:是转向架的基础,它把转向架的各个零部件组成一个整体。基础制动装置:传递和放大制动虹的制动力,使闹瓦与轮对之间产生的转向架内摩
擦力转换为轮轨之间的外摩擦力(即制动力),是运行中的车辆能够在规定的距离内停车连接车体的装置:安全可靠地支撑车体,使车辆稳定运行,并能够顺利通过曲线。
1.转向架抗菱技术
         我国铁路原有的以转型转向架为代表的主型货车转向架是传统的铸钢三大件式转向架,抗菱刚度低,运行性能不稳定,造成货车运行速度长期处于,不能满足提高货运能力的需要,在客货共线的条件下,与及以上的客车运行速度极不匹配,严重制约了运输能力的发展。因此,为提高铁路货运能力,确保客车进一步提速运行,必须解决提高货车运行速度问题,通过攻克转向架抗菱关键技术,研制出高运行稳定性的时速新型转向架,实现了提高货物列车运行速度和安全可靠性的要求。
2.转向架低轮轨动力作用技术
         受我国既有线路桥梁承载能力的制约,提高车辆轴重、载重受到限制,需突破转向架低动力作用技术。通过采用轴箱弹性定位、摆动式悬挂以及新型轮轴等技术,降低了货车对线路桥梁的动作用力,在既有线路桥梁条件下,提高了车辆轴重和运行速度,实现了我国铁路货车提速与重载并举。
3.转向架弹簣悬挂与减振技术
         货车空、重车载重差别大,原有货车采用一级刚度弹簧,空车弹性烧度很小,重车
脱轨安全性和运行性能差,不能满足重载提速要求。通过采用两级刚度弹簧和组合式斜
模,既提高了空车的动力学性能,又使转向架的弹簧减振装置磨耗轻微、性能稳定,大
幅提高了重载提速货车动力学性能的稳定性和可靠性。原有货车转向架与车体之间通过心盘和间隙旁承相连接,是车辆运行性能不稳定的一个重要因素,需提高转向架与车体之间连接的稳定性。通过采用双作用常接触弹性旁承和心盘磨耗盘等支撑技术和非金属材料技术,提高了车体的支撑稳定性以及转向架与车体之间的回转阻力矩,进一步提高了货车的运行稳定性。
三.结论
         通过对铁路货车走行技术、车体轻量化和新材料技术、纵向缓冲与连接技术、制动技术和
计算机模拟分析技术等方面的分析探讨,车钩缓冲装置技术研宄主要介绍重载铁路货车对车钩缓冲装置的要求,包括车钩、钩尾框、缓冲器。走行技术研究主要介绍了级不锈钢粮食漏斗车用轴重低动力作用转向架的主要结构、主要性能参数和基本尺寸等。希望对铁路重载货车的设计有一些启示。
参考文献
[1]严隽耄车辆工程北京:中国铁道出版社,1999
[2]铁路货车交叉支撑转向架编委会铁路货车交叉支撑转向架北京:中国铁道出版社,2002
[3]王春山,陈雷铁路重载提速货车技术北京;中国铁道出版社,2010

样刊请寄:黑龙江省齐齐哈尔市龙沙区喜庆路1号  齐齐哈尔工程学院
姜岩  收    电话:13514605258
基金项目:2019年度齐齐哈尔市科技计划项目
项目名称:重载铁路货车行车状态在线监测系统研究
项目编号:GYZD-201902
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