平车工艺

平车工艺（精选7篇）

平车工艺 篇1

1 主要结构及制造难点

1. 1 主要结构

160 t起重机配套吊臂平车由放置救援备品的平车部分和供司机休息的宿营室两大部分组成, 平车上有固定的矮端墙、矮侧墙、活动栏杆、侧翻门和柴油发电机组等。宿营室由包间、厨房、指挥室等组成。此车采用15 号车钩和209T型客车转向架, 车体底架中下部设有手制动装置, 手制动采用链条卷绕式、棘轮、棘爪结构, 矮端墙为耐候钢板及型钢组焊结构; 在矮侧墙、矮端墙上加装400 mm高的由钢管弯制成的活动栏杆, 详细结构如图1 所示。

1. 2 制造难点

( 1) 底架组成由中梁、支撑梁、横梁、纵向梁、铁地板等组焊而成 ( 见图2) 。全钢焊接结构, 焊接量较大, 而且各梁件连接焊缝主要集中在底架上部, 焊后会产生较大的挠度变化, 不易控制, 同时预制挠度的工艺方法不同, 对应工艺成本也不同。

对应工艺措施: 由于该车底架较其他普通车型底架长, 为保证底架组对焊接质量, 底架钢结构制造重点控制2 个工序: 一是中梁与侧梁组对工序, 二是底架钢结构整体预制上挠度成型制造工序。围绕重点工序展开的技术方案分析如表1 所示。

从工艺成本的角度出发, 列出了2 个方案总成本函数方程。根据综合求解: 当产量小于5 台时, 方案2 最佳; 当产量大于5 台时, 方案1 最佳。

( 2) 宿营室端墙、侧墙主要由长大薄板件组焊而成, 如侧墙钢结构中的侧板, 尺寸为12 107 mm ×2 375 mm × 4 mm, 为典型的长大薄板件。该类件组焊后外表面的平面度要求为每平方米平面度公差应小于3. 5 mm, 焊后变形难以控制。

对应工艺措施: 在端板、侧板拼接时采用手工电弧焊 ( 焊缝硬度小、易于校平) 小规模操作, 要求焊缝成型良好、余高一致、不允许断焊; 校平时控制好上滚与侧墙板间隙, 以减少滚子与端板、侧板的接触压力, 避免使侧板表面产生压痕缺陷; 侧板在下料及钢结构组对过程中, 由于吊卡在吊点位置会产生局部凹陷, 在侧墙与底架组对完成前进行矫型, 并测量端板、侧板平面度, 如不能满足技术要求, 可在端柱、侧柱间加工艺连接梁调整, 以达到交车要求。

( 3) 车顶钢结构组对焊接时, 车顶弯板手工煨制成形不良。导致组对过程中需要人工用硬物敲打或翘压, 造成钢结构表面产生制造缺陷, 影响车顶与端墙、侧墙组对精度。

对应工艺措施: 宿营室车顶弯板的R470 mm和R3 650 mm的工艺制造难度较大, 如采用专用压型和拉弯工艺需要新制专用压型模和拉弯工装, 制造费用高、工期长, 因此采用手工热弯, 先完成R75mm截面压型, 整体拼接, 在边缘处开口按照样板手工热弯成型, 然后组焊各开口并打磨光滑, 重点打磨和修整外表面, 在保证商品化程度的基础上有效提高了车顶钢结构组装精度。

2 主要制造工艺

平车整车钢结构制造工艺流程图如图3 所示, 其主要零部件的制造工艺有中梁组成、底架组成、宿营室组成及焊接等。

2. 1 中梁组成制造工艺

( 1) 中梁单片梁采用工字钢按照图纸要求位置进行拼接, 手工气割后, 用油压千斤顶顶压成鱼腹后组焊成型, 两端各留工艺加长量50 mm, 待中梁组成后切除。

( 2) 为保证中梁的组对焊接质量, 组对采用自制平台配合各种顶丝和卡兰进行夹紧、定位来完成中梁组对和焊接。

( 3) 中梁组成后, 工艺上挠度为40 ~ 50 mm, 理论尺寸为45 mm, 两上心盘中心距工艺组对加长量8 mm, 以保证最后车体落成时的整车上挠度和两上心盘中心距尺寸的要求。

( 4) 中梁上各孔初钻后, 将其与前、后从板座及上心盘等点固焊后, 钻、扩各铆钉及螺栓孔。

2. 2 底架组成制造工艺

( 1) 底架组对采用2 个平台 ( 水平高度差不大于1 mm) , 配合现场焊接各种顶丝和卡兰进行定位, 组对焊接底架钢结构, 底架翻转采用钢丝绳吊具进行。保证底架焊接质量符合产品图纸要求。

( 2) 中梁与侧梁组焊前先用槽钢 ( 可采用240槽钢等) 将中梁与2 个侧梁固定在一个平面, 然后焊接各枕梁、横梁等件, 减少了组焊后中梁、侧梁上平面及侧面的局部变形。

( 3) 底架制造过程中工艺预制上挠度为关键技术指标, 根据产品数量的变化, 选择不同的挠度预制方法。

( 4) 为减少底架的横梁组成组焊后上平面变形, 将横梁上盖板纵向预制反变形1 ~ 3 mm。

2. 3 宿营室组成制造工艺

( 1) 检查底架各部尺寸, 组对四点角柱, 并以此为宿营室组对基准。

( 2) 组对1、2 位侧墙及2 位端墙, 调整垂直度利用斜拉筋固定后再组对1 位端墙及车顶。

( 3) 检查各部尺寸, 确认无误后组对防雨檐, 对局部间隙大的部位涂抹密封胶以保证防雨效果。

( 4) 组焊宿营室内附属件、矮端墙、矮侧墙以及栏杆扶手等件。

2. 4 焊接制造工艺

根据表2 中的焊材规格、型号和工艺参数进行焊接, 保证焊缝的质量, 注意清理药皮、打磨飞溅, 对于重要件和外露件如中梁、侧梁、铁地板、侧门板、侧墙、端墙、矮侧墙、矮端墙等件中的焊缝要仔细清理打磨, 铁地板上平面拼接焊缝要与地板上平面持平, 尽可能不打磨上平面焊缝, 为确保整车制造的商品化和外表面的零缺陷, 制造时要先自检合格后再交检、交验, 避免出现电焊飞溅等低级质量问题。

备注: ( 1) 焊材SM - 70 或ER50 - 6 用于Q215 - A·F、Q235 - A、Q235 - A·F、ZG230 - 450 材料及材料间焊接。 (2) H08Mn Si Cu Cr NiⅡ (ER44-8) 和J502Wcu用于耐候钢 (09Cu PTiRE、08Cu PVRE) 钢结构的焊接。 (3) J422用于Q215-A·F、Q235-A、Q235-A·F、ZG230-450材料及材料间焊接, 一般情况下不用烘干, 用于20钢中梁接长时, 须按工艺要求烘干后现场保温使用。

3 工艺效果测评

首台车落成交验后相关技术参数检测结果如表3 所示。

/mm

从表3 可以看出, 各部尺寸全部符合产品设计要求。采取的工艺手段和质量保证措施满足产品的制造要求, 起到了指导生产、保证产品质量的作用。

40t低地板平车研制 篇2

40t低地板平车是哈尔滨轨道交通装备有限责任公司为龙煤集团公司研制的新型特种平车, 该车于2013年6月完成样车试制并在厂内进行试验, 7月样车通过龙煤集团公司验收, 8月在龙煤集团公司内部线路上完成了空重车各种工况及线路试验后投入使用。

1 车辆用途

40t低地板平车是在轨距为1435 mm的标准轨道上运行的特种车辆, 其主要用于矿山、煤碳企业内部线路上散装货物运输。

2 主要技术参数 (见表1)

3 主要结构

40t低地板平车主要由底架、端门、侧门、端板、空气制动装置、手制动装置、车钩缓冲装置及转向架等部分组成, 如图2所示。

3.1 底架

底架主要由端梁、牵引梁、中梁、侧梁、枕梁、大横梁、小横梁、纵向梁、地板等组成。主要型材材质说明:限界符合GB146.1-1983《标为Q235A、板材的材质为准轨距铁路机车车辆限界》要求。Q345A。底架的牵引梁与中梁通过一体式枕梁连接, 牵引梁上平面与中梁上平面、侧梁上平面具有高度差, 枕梁上盖板中部高而两端低。

牵引梁主要由槽钢、前从板座、后从板座、盖板等组成;中梁为箱型结构;侧梁为槽型结构;枕梁主要由上盖板、腹板、下盖板及隔板等组成的箱型结构;大横梁主要由上盖板、腹板、下盖板等组成的箱型结构;小横梁、纵向梁为H型钢。

1.底架组成2.标记3.转K2型转向架4.侧门组成5.空气制动装置6.底架附属件7.端板组成8.手制动装置9.车钩缓冲装置10.端门组成

3.2 端门

端门主要由端板、支柱、横撑、折页、折页挡铁、圆销、垫圈等组成。端板、支柱为折压槽形结构, 横撑为折压角形结构, 折页挡铁由25 mm厚钢板切制而成。

3.3 侧门

侧门主要由侧板、支柱、横撑、折页、折页挡铁、圆销、垫圈等组成。侧板、支柱为折压槽形结构, 横撑为折压角形结构, 折页挡铁由25 mm厚钢板数控切割制成。

3.4 端板

端板位于车体1位端, 主要由挡板、支柱组成。挡板、支柱为折压槽形结构。

3.5 转向架

采用转K2型转向架, 由车体自重较小, 将转向架中每侧各减少一个中央枕簧的外簧。

3.6 空气制动装置

空气制动装置制动主管压力能够满足500 k Pa和600 k Pa的运用要求, 主要由254×254旋压密封式制动缸、120型空气控制阀、ST2-250型双向闸瓦间隙自动调整器、组合式集尘器、球芯折角塞门、40L副风缸、17L风缸、11L风缸、KZW-A型空重车调整装置及制动管系等组成。

3.7 手制动装置

采用NSW型手制动机。

3.8 车钩缓冲装置

采用13B型下作用车钩、ST型缓冲器。

4 计算与试验情况

4.1 计算情况

4.1.1 车体静强度计算

哈尔滨装备公司利用ANSYS有限元分析软件对车体静强度进行了计算, 在载重40t工况下, 底架中央最大垂向位移6.2 mm;最不利工况为垂向总载荷+纵向压缩载荷1400 k N+转矩40 k N·m, 最大合成应力出现在底架中梁下盖板处, 其应力值为158.7 MPa, 小于材料许用应力216 MPa, 符合TB/T1335-1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》的要求

4.1.2 空气制动计算

根据TB/T1407-1998《列车牵引计算规程》等相关规定进行车辆制动计算, 结果如表2所示。

计算结果表明, 当列车牵引重量为5000t时, 该车在重车和空车工况下 (考虑6%的关门车) , 80 km/h速度紧急制动时, 紧急制动距离小于800 m, 并且不产生滑行。

4.2 车辆试验情况

4.2.1 曲线通过试验情况

2013年6月, 样车在哈尔滨装备公司进行了空重车曲线线路运行试验, 8月在龙煤集团公司进行了空重车S形曲线运行试验。试验结果表明, 转向架与车体之间无干涉现象。

4.2.2 车体载重试验

2013年6月, 样车在哈尔滨装备公司进行了底架加载44t、40t的重载试验, 试验结果表明, 车体承载状况良好, 底架加载44t时, 底架中央最大垂向位移6.4 mm, 挠跨比为1/1093<1/900;底架加载40t, 静置载重48 h延时测量, 车体未出现明显的随时间增加的变形。

5 结语

40t低地板平车结构合理, 侧门、端门可手动开闭, 承载面较普通平车低, 货物装卸方便, 能够满足企业内部线路检修时各类小件货物运输及装卸需求。

摘要：介绍了载重40t低地板平车的用途、主要技术参数、结构和计算与试验情况。

平车工艺 篇3

1原有轮椅、平车存在问题

1.1危重或者缺氧患者外出检查时常需用氧, 原有的轮椅、平车缺少用氧装置, 常常是医护人员或家属一手推轮椅或平车, 另一手提氧气袋, 但氧气袋氧流量不易控制, 供氧时间短, 经常造成吸氧无效[2]或者患者检查未结束而氧气袋内氧气用完的情况。

1.2很多患者因病情的需要留置有引流管, 特别是危重症患者各种管道多, 搬运过程中固定不当或牵拉, 导致管道的意外脱出, 引起一系列并发症, 甚至危及患者生命[3]。原有的轮椅、平车上未安置挂钩供悬挂引流袋, 患者需用手提着引流袋或是直接将引流袋放于身上, 不仅造成不适, 还会因放置位置不当造成逆行感染[4]。

1.3原有的轮椅、平车上未安装输液架插孔或是安装的输液架插孔与目前我们病房使用的输液架不匹配, 若患者需携带输液药物外出检查, 则需医护人员或患者家属协助固定吊瓶, 加重了医护人员或患者家属的负担, 还会因吊瓶的晃动导致输液肿胀的发生。且因吊瓶高度不易控制, 容易导致血液回流或输液速度过快、过慢等, 影响患者的输液治疗效果。

2改良方法

改良型多功能安全轮椅、平车改良具体方法: (1) 在轮椅后侧加置了一个小型供氧装置[5]。 (2) 轮椅左右侧均加置了一个悬挂引流袋的挂钩。 (3) 轮椅左后方、右前方均加置了输液架放置孔, 与病房使用的输液架相匹配。 (4) 平车上也加置了小型供氧装置、悬挂引流袋的挂钩、输液架放置孔。

3临床应用

3.1临床应用选取2014年5月~2015年10月入住我科, 且需同时携带氧气、引流袋、输液药物外出检查的患者100例, 男65例, 女35例, 以外出检查的日期分组, 单号患者共50例划入观察组, 双号患者共50例划入对照组。观察组男32例, 女18例, 年龄18~80岁, 平均年龄55.3岁, 使用改良型轮椅外出检查30例, 使用改良型平车外出检查20例;对照组男33例, 女17例, 年龄19~78岁, 平均年龄55.1岁, 使用原有轮椅外出检查30例, 使用原有平车外出检查20例, 两组患者年龄、性别、文化程度及病情、使用工具、缺氧程度、输液部位情况、引流情况等方面比较, 差异无统计学意义 (P>0.05) , 具有可比性。根据使用工具的需要, 对照组使用原有轮椅时, 需1人推轮椅, 1人举输液架, 1人抱氧气袋;或者1人推轮椅, 1人举输液架同时抱氧气袋;或者1人推轮椅, 1人举输液架, 病人抱氧气袋, 引流袋均放于病人身上, 或者由其中一位家属提着, 每位病人需2~3位家属陪同。使用原有平车时, 需2人推平车, 1人举输液架, 1人抱氧气袋;或者2人推平车, 1人举输液架同时抱氧气袋;或者2人推平车, 1人举输液架, 病人抱氧气袋, 引流袋均放于病人身上, 或者由其中一位家属提着, 每位病人需3~4位家属陪同。而观察组使用改良型轮椅时只需1人陪同, 使用改良型平车时只需2人陪同。两组病人使用前均做好轮椅或平车的安全检查, 做好心理护理及相应指导。

3.2评价指标

3.2.1观察两组患者外出检查过程中不良反应的发生率, 其中包括有无呼吸困难、输液肿胀、引流管脱落的发生。 (1) 呼吸困难的评价:通过询问患者是否感觉空气不足、呼吸费力;查看患者是否有力呼吸, 有无呼吸肌及辅助呼吸肌参与呼吸运动, 呼吸频率、深度和节律有无发生变化。 (2) 输液肿胀的评价:查看患者检查过程中输液部位是否发生肿胀。 (3) 引流管脱落的评价:查看患者检查过程中引流管是否发生脱落。

3.2.2向两组患者及家属发放问卷调查, 调查患者及家属在外出检查过程中的舒适度情况, 共发放调查表100份, 回收率为100%, 其调查具体内容为患者及家属的整体舒适度, 分为很舒适、舒适、较舒适和不舒适, 舒适度= (很舒适+舒适+较舒适) /总例数×100%。

3.2.3对两组患者外出检查时的人力支出进行统计、比较。

3.3统计学方法采用SPSS 13.0统计软件进行统计学分析, 两组间计数资料比较采用χ2检验, P<0.05为差异具有统计学意义。

4结果

两组患者外出检查时不良反应、舒适度情况及人力支出情况比较分别见表1、表2、表3。从表1、表2可见, 两组患者外出检查时不良反应、舒适度情况比较, 差异均有统计学意义 (P<0.05) 。而从表3可见, 使用改良型安全轮椅、平车外出检查, 可以大大节约人力支出。

5讨论

5.1住院患者特别是危重患者在我国多数医院内还没有做到所有检查都能在床边进行[6], 某些检查需要到相关科室进行, 在此过程中最常见发生的问题是低通气、低氧、输液肿胀、引流管脱落等。经改良后的轮椅、平车性能安全, 患者外出检查时, 通过小型氧气瓶的使用可有效的减少患者因氧流量不当、供氧不足等吸氧无效事故的发生。通过在轮椅、平车上加设的与病房输液架相匹配的输液架插孔, 在检查过程中能很好的控制输液的高度及稳定度, 有效的减少输液不当及肿胀的发生率。而引流袋挂钩的设计, 能有效的防止引流管脱出的发生。

5.2改良型轮椅、平车的使用, 提高了患者外出检查时患者及家属的舒适度, 减少了人力支出, 有效的提高了患者及家属对医疗护理工作的满意度。

5.3在临床护理工作中, 我们还要不断的探索, 不断的提高护理人员在危重患者外出检查中发生意外紧急状态的应急能力和救治水平, 从而降低患者死亡率[7]。

摘要：为解决原有轮椅、平车影响患者舒适及发生不良反应的相关问题, 对其进行了以下改良:1在轮椅后侧加置了一个小型供氧装置。2轮椅左右侧均加置了一个悬挂引流袋的挂钩。3轮椅左后方、右前方均加置了输液架放置孔, 与病房使用的输液架相匹配。4平车上也加置了小型供氧装置、悬挂引流袋的挂钩、输液架放置孔。将改良型的轮椅、平车与原有轮椅、平车进行安全性、舒适度及人力支出的比较, 改良型轮椅、平车减少了氧气袋供氧时氧流量不易控制且供氧时间短而导致患者呼吸困难的发生, 避免了引流袋放置不当导致的引流管脱落的风险, 减少了因输液药物不好固定导致的输液肿胀的发生, 也大大的节省了患者外出检查时护士及家属的人力支出, 且患者使用过程中舒适度良好, 患者及家属使用满意。

关键词：改良,轮椅,平车,病人安全

参考文献

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[2]侯嘉, 张锦.急性生理学和慢性健康状况评分系统在慢性阻塞性肺疾病呼吸衰竭机械通气治疗中的应用[J].中国呼吸与危重监护杂志, 2006, 5 (06) :423.

[3]黄彩云.ICU机械通气患者院内外出检查护理风险分析与管理应对[J].当代护士学术版旬刊, 2012, (4) :185-186.

[4]陈艺煌, 黄月明.留置尿管患者新型裤子的制作[J].当代护士旬刊, 2014, (8) :34-34.

[5]王玉珍.2种供氧方式院内护送急诊危重患者的比较[J].当代护士学术版旬刊, 2008, (11) :52-53.

[6]谢红宁, 邓旭, 余长春, 等.危重患者外出检查中的安全管理[J].广西医科大学学报, 2008, 25 (z1) :92.

TA1型凹底平车的研制 篇4

1 主要用途

该车适用于在标准轨距线路上运行,主要用于60 t及以下的特种装备货物的运输,能满足所运特种货物自滚轮装卸的需求,同时在底架两端设有能开闭的端板,使该车能作为渡桥使用。

2 主要技术参数

TA1型凹底平车是依据用户特殊需求和国家标准、铁路标准等相关标准进行设计制造的,其主要技术参数根据GB 146. 1 - 83《标准轨距铁路机车车辆限界》规定来确定,综合技术性能参数优于国内同类型产品。

TA1型凹底平车主要技术参数如下:

轨距:1 435 mm;

轴重:

载重:60 t

自重不大于32 t;

自重系数:0. 52;

商业运营速度:120 km/h;

紧急制动距离不大于1 400 m;

通过最小曲线半径(几何通过):145 m;

车辆长度:20 466 mm;

车辆定距:16 000 mm;

底架长度:19 500 mm;

车辆最大宽度:3 110 mm;

底架宽度:2 960 mm;

承载面长度:12 000 mm;

底架承载面距轨面高度(空车):675 mm;

车钩中心线高(空车):880 mm;

转向架固定轴距:1 830 mm;

车轮直径:840 mm;

限界:符合GB 146. 1 - 83《标准轨距铁路机车车辆限界》的要求;

禁止通过驼峰。

3 主要技术特点

(1)该车轴重为23 t,自重为31. 5 t,载重为60t。载重由D11型凹底平车的40 t提高到60 t,提高了约50% 。自重由D11型凹底平车的35 t降低为31. 5 t,降低了约10% ,提高了运输能力。

(2)该车承载面长度由D11型凹底平车的11 120mm增加到12 000 mm,增加了880 mm,能够满足轮距不大于12 000 mm、重量小于60 t的新增特种装备的需求。降低超限等级,解决不分解装载运输难题,避免了解体运输对装备性能的直接损害,提高了运输效率,降低了运输成本。

(3)该车辆底架结构采用无中梁整体凹底框架结构,即纵向折弯、中部低于两端的折角式凹形底架,折角式凹形底架中部断面为横向抽鱼腹结构。此底架结构自重轻、载重大,适应重载运输,中部集中载荷明显提高。

(4)该车底架采用Q450NQR1高强度耐候钢,提高了抗腐蚀性能和车辆的使用寿命,降低车辆的维护成本。

(5)该车采用铸铝止轮挡,重量约15 kg。该止轮挡轻便、可调、抗腐蚀性能好;操作方便,能随车携带,能满足各种自滚轮装备捆绑加固的需要。

(6)该车采用了既有70 t级铁路货车成熟的制动系统、车钩缓冲装置及转K6型转向架,保证了车辆质量,方便了车辆检修与维护。

4 车辆主要结构

该车主要由折角式凹底架、端板组成、风制动装置、手制动装置、车钩缓冲装置、转K6型转向架(大自重车用)及随车止轮挡等部分组成,如图1所示。

1 - 手制动装置;2 - 底架组成;3 - 底架附属件;4 - 风制动装置;5 - 止轮挡;6 - 转 K6 型转向架( 大自重车用);7 - 端板组成;8 - 车钩缓冲装置。

4. 1 底架组成

底架采用全钢焊接结构,由端梁、枕梁、牵引梁、框格、地板、下盖板及口盖等组成。其中框格由纵向腹板、鱼腹横向腹板及隔板组焊而成,与地板、鱼腹形横断面的下盖板结合组成框格;在外纵向腹板和端梁上布置有绳栓;枕梁和牵引梁分别由上、下盖板、腹板、隔板等组焊而成,为双腹板箱形变截面结构;采用直径为358 mm锻钢上心盘及材质为C级钢的前、后从板座;地板上开的长方口处设有口盖等。凹底平车缓坡面及承载面的车轮行驶处涂刷高凸起型防滑涂料。地板上有4条纵向布置的系留槽,用于固定止轮挡。

4. 2 端板组成

底架两端设有可开闭的端板,可作为渡板使用。端板组成主要由端板、折页、挡铁等组成,为板柱式焊接结构。

4. 3 风制动装置

风制动装置主要由305 mm×254 mm整体旋压密封式制动缸、ST2 - 250型双向闸瓦间隙自动调整器、KZW - A型空重车自动调整装置、货车脱轨自动制动装置、不锈钢嵌入式储风缸、不锈钢制动管系等组成。采用奥—贝球铁衬套、高摩擦因数合成闸瓦;采用NSW型手制动机。

4. 4 车钩缓冲装置

采用E级钢17型车钩、锻造钩尾框、合金钢钩尾销、MT - 2型缓冲器、含油尼龙防脱钩尾框托板磨耗板。

4. 5 转向架

采用转K6型转向架(大自重车用)。

5 计算

5. 1 车体静强度计算

采用ANSYS 11. 0有限元分析计算软件,依据TB / T 1335 - 1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》,委托北京交通大学对车体静强度、刚度和疲劳强度等进行有限元分析计算,其中第1工况拉伸力为1 780 k N,压缩力为1 920 k N,第2工况压缩力为2 500 k N。计算结果表明,在纵向拉伸、纵向压缩、垂向、扭转及顶车的不同组合工况下,静强度计算的应力值均小于材料的屈服极限。

5. 2 刚度计算

根据技术条件的要求,车体挠跨比应小于等于1 /300。计算表明,9 m /56 t集中载荷为刚度最不利工况,车体中部最大的垂向挠度为34. 99 mm,挠跨比为1 /457. 3。

5. 3 疲劳寿命分析计算

参照AAR标准M - 1001 - 2007《货车设计制造规范》第7章“货车的疲劳设计”对该车进行了疲劳寿命分析,主要薄弱部位为:下盖板与其加强板间搭接接头处疲劳寿命最短,其计算寿命约为484万km,满足300万km的设计寿命要求。

5. 4 动力学性能计算

石家庄公司委托西南交通大学机械工程学院,按照GB 5599 - 85《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》对该车的动力学性能进行了分析,计算结果表明:

(1)该车在空重车不同装载工况下,在新轮轨状态下以及在车轮踏面磨耗后的临界速度均能满足运行要求;

(2)在美国Ⅴ级、Ⅲ级线路谱输入下、空车和重车工况在132 km/h速度范围内,车体的横向加速度最大值均小于0. 5g,车体垂向加速度最大值均小于0. 7g,均低于GB 5599 - 85规定的指标;

(3)在美国Ⅴ级线路谱输入下、空车在110 km/h速度内、重车在120 km / h速度范围内的横向平稳性指标以及空车和重车在120 km/h速度内的垂向平稳性指标均小于3. 5,满足GB 5599 - 85的优级标准;空车和重车在132 km/h速度范围内的横向及垂向平稳性指标小于4. 0,满足GB 5599 - 85的良好标准;

(4)在美国Ⅴ级、Ⅲ级线路谱输入下、直线区段以132 km/h速度运行时,空车和重车工况下的轮轨横向力Q、轮轴横向力H、脱轨系数Q/P和轮重减载率ΔP /P等指标均满足GB 5599 - 85规定的限度,直线运行安全性满足要求;

(5)以小于90 mm欠超高通过半径分别为300m、600 m、800 m的圆曲线和由12号道岔、9号道岔组成的渡线时的轮轨横向力Q、轮轴横向力H、脱轨系数Q/P、轮重减载率ΔP /P、倾覆系数D等指标均小于GB 5599 - 85规定的安全标准,通过曲线时的安全性满足GB 5599 - 85的要求。

6 试验情况

6. 1 静强度试验

由青岛四方车辆研究所有限公司主持,根据TB / T 1335 - 1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》和《TA1型凹底平车技术条件》进行了车体静强度与刚度试验。第1工况纵向拉伸载荷为1 780k N,纵向压缩载荷为1 920 k N;第2工况纵向压缩载荷为2 500 k N;车体中部挠跨比小于等于1 /300。试验结果如表1所示。

车体垂向弯曲刚度集中载荷工况56 t/9 m时的车体挠度最大,为48. 93 mm,挠跨比为0. 92 /300,小于1 /300,符合该车技术条件规定的要求。试验结果表明:该车车体静强度和垂向弯曲刚度满足TB / T 1335 - 1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》和《TA1型凹底平车技术条件》的要求。

6. 2 动力学试验

由青岛四方车辆研究所有限公司主持,参照GB5599 - 85《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》在济南铁路局管内的胶济线青岛(港湾)至昌邑间,完成了TA1型凹底平车线路动力学试验。试验结果表明:在130 km/h测试速度范围内,空、重车状态下的车辆脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力、倾覆系数等各项指标均小于标准规定的安全限度值,运行平稳性指标属于优级,垂向和横向振动加速度在合格范围内。

7 结束语

平车工艺 篇5

集装箱运输是一种先进的运输方式, 具有运输效率高、运输成本低、联运方便、货损少等优点, 在铁路货运市场上被广泛应用。结合市场需求设计的构造速度为80km/h的某型集装箱平车, 其车体自重约为23 t, 转向架自重约为4.7 t, 车辆定距为9 m;集装箱装载方式有两种:一是装载1个长度为40 ft、重量为30.48 t的集装箱;二是装载2个长度为20 ft、重量为30 t的集装箱。为检验该平车的承载安全性, 依据TB/T1335-1996《铁道车辆强度设计及鉴定规范》的相关内容对该平车车体的刚度和强度进行有限元分析。

1 车体几何结构

该车车体底架为型钢和板材拼成的全钢焊接结构, 主要由中梁、侧梁、端梁、枕梁、横梁、顺梁、钢质筋板等结构组成, 侧梁采用09Cu PCr Ni, 中梁采用Q420, 其余主要型材和板材均采用Q450, 车体底架的整体几何结构模型如图1所示。

2 车体有限元模型

将车体的三维几何模型导入ANSYS中, 在进行结构简化和抽壳处理后, 对1/4车体壳模型进行有限元网格划分, 网格划分时整体采用16 mm壳单元, 局部区域细化到5 mm, 1/4车体的有限元离散模型如图2所示, 最后通过镜像复制得到整体的有限元模型。

3 载荷工况与边界条件

3.1 有限元分析载荷工况

依据TB/T1335-1996《铁道车辆强度设计及鉴定规范》 (下文简称《规范》) 中要求, 作用在平车车体上的载荷包括以下几部分:垂向静载荷、垂向动载荷、扭转载荷、侧向力和纵向力, 各载荷 (或力) 的计算方法参照《规范》第6章中内容, 此处不再赘述。依据《规范》中要求, 并结合平车的实际运行状态, 根据不同的装载方式, 车体的分析计算载荷工况详情见表1和表2。

k N

k N

3.2 有限元分析边界条件

有限元分析模型中的坐标系设置为:X-轴的正方向 (对应于车辆车身的纵向轴线) 是运动方向。Z-轴的正方向 (对应于车辆的垂直轴线) 指向上方。Y-轴 (对应于车辆的横向轴线) 位于水平面内, 三个坐标轴构成一个符合右手规则的坐标系。

在进行有限元分析时, 需要对车体前、后两个心盘进行约束:约束其中一个心盘中心的三个平动自由度, 以及绕X和Z方向的两个转动自由度;对另一个心盘中心, 则约束其Y和Z方向的平动自由度, 以及绕X和Z方向的两个转动自由度。

施加载荷 (或力) 时, 垂向载荷中与车体自重相关的载荷按照体积力考虑 (即通过施加重力加速度由程序自动计算得到) , 与车体载重相关的载荷则根据其装载方式均布施加到相应的集装箱锁座上;纵向力沿着车钩中心线作用于车辆两端的前、后从板座上;根据《规范》中的要求, 以加大垂向载荷的方式来考虑侧向力的影响, 故侧向力的作用方式与垂向载荷的作用方式相同;扭转载荷施加在前、后方枕梁的不同端, 即一方施加在枕梁左端, 则另一方施加在枕梁的右端, 各载荷 (或力) 施加值详见表1和表2。

4 刚度和强度评定标准

4.1 刚度评定标准

按照上述《规范》中的规定, 底架承载的平车车体的中梁挠度值, 要满足式

式中:L2为车辆定距, m;fz为中梁中央挠度, m。该平车的车辆定距为9 m, 则车体底架承载条件下的许用挠度值为10 mm。

4.2 强度评定标准

按照《规范》中的要求, 平车车体在各工况载荷的综合作用下, 当量应力应不大于材料的许用应力。当量应力按式 (2) 计算:

式中:σe为当量应力, MPa;σi为主应力 (i=1, 2, 3) , MPa。该平车车体为型钢和板材拼组而成的焊接结构, 其材料选择情况为:侧梁采用09Cu PCr Ni, 中梁采用Q420钢, 其余主要型材和板材采用Q450钢, 所选用材料对应的许用应力如表3所示。根据《规范》中的要求, 强度工况1、2须采用第一工况下的许用应力评定, 强度工况3须采用第二工况下的许用应力评定。

MPa

5 刚度分析结果

不同集装箱装载方式下的车体变形情况如图3和图4所示, 在静载荷作用下 (刚度工况) 的中梁最大变形量, 在装载方式Ⅰ时为3.9 mm, 在装载方式Ⅱ时为3.5 mm, 均小于许用挠度值10 mm, 即车体刚度设计满足规范要求。

6 强度分析结果

6.1 装载方式Ⅰ强度计算结果

装载方式Ⅰ时, 各强度工况下的应力分布如图5~图9所示, 较大应力分布位置及应力值, 如表4所示。

MPa

MPa

6.2 装载方式Ⅱ强度计算结果

装载方式Ⅱ时, 各强度工况下的应力分布如图10~图14所示, 较大应力分布位置及相应的应力值, 如表5所示。

7结语

通过有限元方法对平车车体在两种不同集装箱装载方式下的强度和刚度进行了有限元分析, 可以得出以下结论:1) 车体中梁的挠度值小于许用变形量, 满足刚度设计要求;2) 车体在个别焊接接口位置局部应力相对较大, 但未超出许用应力, 整体应力分布合理, 满足强度设计要求;3) 对于局部应力较大的焊接接口位置, 在生产制造过程中需重点关注相关部位的工艺处理和质量检测, 或进行局部加强, 以保证强度要求。

摘要：依据TB/T1335-1996《铁道车辆强度设计及鉴定规范》的有关内容以及实际运行情况, 采用有限元法对某集装箱平车车体的刚度和强度进行了仿真分析, 分析结果表明车体的变形和应力分布合理, 车体的刚度和强度均满足设计要求。

关键词：集装箱平车,有限元分析,刚度,强度

参考文献

[1]张卉子.C80型重载货车车体结构的CAE分析[D].大连:大连交通大学, 2009.

[2]张军, 段丽芳, 李向伟, 等.基于有限元分析的铁路货车车体优化设计[J].大连交通学报, 2011 (2) :1-4.

[3]卢耀辉, 邬平波, 曾京.铰接式货车车体底架有限元分析[J].交通运输工程学报, 2002, 2 (1) :26-28.

[4]铁道车辆强度设计及试验鉴定规范:TB/T 1335-1996[S].

平车工艺 篇6

2014年7月, 中车眉山车辆有限公司 (以下简称眉山公司) 与某客户成功签订了《凹底平车供货合同》, 根据合同要求, 眉山公司为其研制完成双层集装箱平车, 确定此次研发的主要目标如下: (1) 安全配载, 实现多模式组合装载; (2) 优化车体结构, 提升关键部位承载能力; (3) 探索计算方法, 理论与实际相吻合。

2 主要技术问题和解决措施

2.1 集装箱的配载计算

凹底双层集装箱平车采用在同一车辆装载上、下2层集装箱的运输方式, 为了确保运输安全, 对运输车辆的中心、高度和最大轴重等都有严格的限制, 因此集装箱装载时必须进行配载。一般意义下的集装箱配载是指为有效利用集装箱的容积和载重进行的货物搭配和装载工作, 此外还要考虑集装箱的配载组合应满足运输安全条件的要求。

此次合同中涉及的双层配载的集装箱主要有3种尺寸:48 ft (英尺) 、40 ft和20 ft。配载时重点考虑重箱的装载, 且上、下箱均为满箱装载 (为了配载成功, 个别情况下也允许使用空箱) 。双层配载时, 必须遵循以下条件: (1) 装载工况主要有2种模式: (1) 上层必须是40 (或45、48) ft箱, 下层可以是2个20 ft或1个40 (或45、48) ft箱; (2) 上、下2层均为2个20 ft箱; (2) 上层总重必须小于下层总重, 车辆的总载重要小于规定值 (该车总载重规定值为78 t) ; (3) 重心高度依据AS7520.2—2012《铁道车辆-车身结构要求-第2部分:货车》标准 (以下简称AS7520.2标准) 中关于标准轨距车辆重心高度不高于2 650 mm的规定。在满足上述配载条件下, 利用Excel表格对该车型进行配载方案计算, 具体结果如表1所示。

从表1可以看出, 双层集装箱在满足配载条件下, 并不是所有工况都可以满足装运78 t的要求。

2.2 提高关键部位的承载结构

2.2.1选择合适的部件连接方式减少应力集中

在货车车辆的产品设计时, 侧墙与底架的连接方式主要有铆接和焊接2种。在本次研发中设计了铆接和焊接2种方案分别对其进行有限元分析, 并对结果进行了比较。方案1:底架横梁与下侧梁之间采用铆接方式, 底架与侧墙之间在外侧设置有强大的铸钢支撑座进行连接;方案2:底架横梁与下侧梁之间采用焊接的连接方式, 底架与侧墙之间在内侧通过锻钢弯角连接, 2种方案的三维示意图分别如图1所示。

对2种方案分别进行了有限元强度分析, 分析评定主要依据AS7520.2标准以及《凹底平车供货合同》的要求。

有限元分析结果表明:方案1中车体最大应力出现在铸钢支撑座与横梁接触部位, 为806 MPa, 如图2所示;方案2中车体最大应力出现在下侧梁端部圆弧边缘, 为382 MPa, 如图3所示。

通过2种方案的有限元分析结果可以得出, 方案1由于铸钢支撑座局部过于强大, 从而导致该部位产生应力集中;而方案2通过对该部位进行了柔性化设计, 能够较好地释放应力, 可以达到大幅降低车辆静应力的目的, 满足AS7520.2标准的规定。

2.2.2选择恰当的焊缝接头位置远离疲劳应力源

凹底双层集装箱平车由于承受着较为复杂的交变载荷, 在前期与客户的交流中, 客户多次强调既有车辆出现过疲劳裂纹, 为了解该车车体关键部位的抗疲劳能力, 对方案2中车体结构进行了疲劳强度评估, 计算主要依据BS EN12663:2010《铁路运用-铁路车辆车体结构要求》标准 (以下简称BS EN12663:2010标准) , 主要疲劳应力分布云图如图4所示。

从图4中的分析结果可以看出, 下侧梁与横梁上盖板之间的对接焊缝为车辆运行中出现疲劳裂纹的问题源, 而该区域与前期客户指出的既有车辆焊缝裂纹区域恰好吻合。为此对方案2又进行了优化, 将原有的角型下侧梁改为带有圆弧型翅膀的角型梁, 从而使下侧梁与横梁上盖板之间的焊缝远离受力区域, 延长了车辆的使用寿命。通过此种优化改进, 可以将焊缝易发生疲劳的区域转化为母材区域 (根据标准规定, 母材的疲劳许用应力要远大于焊缝接头的许用应力) , 优化前、后三维示意图如图5所示。利用BS EN12663:2010标准对车体的疲劳强度评估后得出:在各疲劳载荷工况下车体的安全系数均大于1。

2.3 探索模拟车辆实际运行状态的计算新方法

集装箱平车在用传统的计算模态分析时, 仅将装载质量分配到集装箱锁座上, 并未详细考虑集装箱自身的扭转刚度对车辆系统频率的影响, 这样的计算结果是偏于危险的。凹底平车作为一种特种车辆, 无中梁结构, 由底架与侧墙共同承载, 中间横梁仅起横向连接作用, 传递横向位移。由于其受自身承台面高及凹底最低点距轨面高的限制, 横梁截面较小。同时, 为避免横梁与侧墙连接部位易产生应力集中, 横梁不易过强, 需要存在一定的柔性。因此, 导致了该车车体扭转刚度比其他车型低, 车体自振的固有频率过低。按传统方法计算的该车车体自振频率与悬挂系统频率之比如表2所示。

从表2中可以看出, 如果采用传统方式计算出的车体自振频率在个别工况下已经与悬挂系统频率发生了耦合 (表中小于的数值) , 而该种计算方式并未详细考虑集装箱自身的扭转刚度对车辆系统频率的影响, 这样的计算结果存在风险, 且不能真实模拟车体的自振频率。为了能准确模拟车辆运行工况, 确定车体的低频是否会与悬挂系统的频率发生共振, 在计算车体扭转振型的频率时, 引进了集装箱自身扭转刚度的影响, 按真实情况计算的车体自振频率与悬挂系统频率之比值如表3所示, 可以看出, 车体结构自振频率已远离其刚体振动频率, 能够满足车辆运行需要。

3 总结

2015年6月, 眉山公司研制的凹底双层集装箱平车成功交付客户投入运用, 从使用至今, 车辆一直保持良好状态, 得到客户的高度认可。

摘要：从凹底双层集装箱平车的结构选取、计算分析、装箱模式等方面进行分析改进, 达到了最终研发目标。

关键词：凹底,集装箱,计算,疲劳,模态

参考文献

平车工艺 篇7

TPDS是铁路货车运行状态地面安全监测系统, 能够对铁路货车运行品质状态进行监测。近年来, D2型凹底平车在TPDS监测过程中数次出现报警, 影响车辆的正常运行。为解决这一问题, 对TPDS监测数据较高的1辆D2型凹底平车进行了质量调研及原因分析, 并提出了整改方案。

质量调研的D2型凹底平车由1个大底架、2个小底架、4台转向架、4组空气制动装置、2组手制动装置及2组车钩缓冲装置等组成 (如图1所示) 。大底架与小底架间装用半球型心盘、橡胶堆式常接触弹性旁承, 小底架与转向架间装用浅球型心盘、间隙旁承。车辆在运行过程中的TPDS联网积分150, 为近年来长大货物车TPDS报警较高值车辆。

1 现车状态及检测情况

调研时, 对车辆落成状态、转向架组成状态进行了检查, 采集轮径差、踏面状态、两级心盘 (大底架与小底架间、小底架与转向架间) 配合状态等主要数据, 分解弹性旁承体并测量有关数据, 查找影响车辆运行品质的主要原因。

1.1 车辆落成状态

对未分解时的车辆落成状态进行观测, 车辆各部件齐全, 大底架两上心盘中心距、承载面距轨面高、小底架心盘中心距、车钩中心线距轨面高等基本尺寸均符合产品图样的要求。

1.2 转向架组成状态

全车4组转向架, 车辆分解后, 对转向架组成状态进行观测, 状态如下:转向架各部件齐全, 转向架固定轴距、下心盘下平面距轨面高、转向架构架长度及宽度等基本尺寸符合产品图样的要求。车轮踏面、轴箱、导框、弹簧等部件状态如下:

1.2.1 车轮踏面状态

全车16条轮对。经检测, 车轮踏面均无明显磨损、擦伤情况;4组转向架的轮径差均符合“同一转向架车轮的轮径差不超过6 mm, 且端轮外径最大并向内递减。”的规定。具体轮径差数据如表1所示。

1.2.2 轴箱与导框配合状态

1) 轴箱磨耗情况。全车轴箱32个, 有4个轴箱的导框挡边内侧、轴箱与导框配合面的磨耗较大, 占总数12.5% (图2) 。

2) 轴箱导框磨耗铁磨耗情况。全车轴箱导框磨耗铁64块, 磨耗超限5个 (厂修限度0.5 mm) , 占总数的7.8%。

1.2.3 弹簧状态

转向架采用2个等高弹簧并联后再与1个弹簧串联而形成弹簧组, 全车共计64个弹簧组, 状态如下:两等高并联弹簧状态良好, 无折断及自由高超限;但串联弹簧存在个别断裂情况 (图3) , 全车串联弹簧断裂3个, 占总数4.7%。

1.3 心盘配合状态

大底架与小底架间装用2组半球型心盘, 小底架与转向架间装用4组浅球型心盘, 状态如下:

1.3.1 大底架与小底架间心盘状态

1位大底架与小底架间的上心盘与心盘衬垫润滑不良, 存在非正常磨耗现象 (图4) , 占总数的50%;1位小底架下心盘挡圈张口 (图5) , 占总数50%。

1.3.2 小底架与转向架间心盘状态

小底架与转向架间的1位、2位上、下心盘间存在润滑不良 (图6、图7) , 占总数的50%。

1.4 弹性旁承状态

全车大底架与小底架间装用4个橡胶堆式弹性旁承, 其分解后各部件齐全, 摩擦板表面局部有少量磨损。在空车状态下, 4个弹性旁承组成的摩擦板到旁承盒底部距离均小于原型尺寸, 弹性旁承的预压缩量均超差, 具体数据如表2所示。

mm

2 故障原因分析

2.1 心盘配合分析

调研车辆大底架与小底架间的1位心盘与心盘衬垫间存在润滑不良、非正常磨耗现象;小底架与转向架间上、下心盘间存在润滑不良, 两心盘间“干磨”现象。经分析, 产生这种现象的原因主要是由于大底架与小底架间铜质的心盘衬垫与铸钢材质的心盘间局部“压紧”而产生金属粘连;小底架与转向架间心盘润滑脂添加量不足。

当车辆各级心盘处于此种状态时, 在重车工况、车辆启动、大底架左右侧移、车辆通过曲线时, 心盘与心盘衬垫间、上心盘与下心盘间的转动摩擦力增大, 将使大底架与小底架间、小底架与转向架间的回转阻力矩增大, 对于最高运行速度仅为80 km/h的D2型凹底平车, 回转阻力矩增大会使轮轨间的作用力增加, 轮轨间、轮轴间的横向力加大, 导致车辆脱轨系数增大。

2.2 转向架轴箱与导框配合分析

调研车辆转向架的轴箱与导框配合面存在不同程度的磨损, 轴箱导框磨耗铁磨耗超限。经分析, D2型凹底平车采用焊接构架式转向架, 车辆在通过曲线时, 轮轴会产生横向及纵向窜动, 为保证各部件不产生破坏性干涉, 轴箱、导框间设置一定的横向间隙及纵向间隙。车辆在运行过程中, 当心盘润滑不良、心盘衬垫粘连或弹性旁承预压缩量增大时, 大底架与小底架、小底架间与转向架的回转阻力矩较大, 导致轴箱与导框间作用力增大, 轴箱、轴箱导框的磨耗加剧;而磨耗增大后, 轴箱与导框间的间隙增大, 转向架各部件间相对窜动量加大, 影响车辆运行品质, 形成恶性循环。

2.3 转向架弹簧状态分析

调研车辆转向架个别串联弹簧断裂, 改变了转向架弹簧的静挠度, 使转向架弹簧装置无法正常发挥作用, 影响车辆的动力学性能。

2.4 弹性旁承状态分析

为解决间隙旁承在通过曲线时一侧旁承压死的问题, 部分D2型凹底平车采用了常接触弹性旁承 (图8) 。弹性旁承制造时, 由预压卡板使弹性旁承形成一定的预压缩量, 当弹性旁承的预压缩量大时, 大底架与小底架间回转阻力增大, 从而使轮轨间、轮轴间的横向力增大, 车辆脱轨系数随之增大。

由上述分析可见, D2型凹底平车TPDS监测数据较高的主要原因是大底架上心盘与小底架心盘衬垫间、小底架上心盘与转向架下心盘间的润滑不良且存在非正常磨耗, 弹性旁承预压缩量大, 从而造成车辆的脱轨系数增大, 导致了车辆运行品质不良。同时, 轴箱导框磨耗较大, 易增大轴箱导框间隙、加大转向架各部件间相对窜动量;个别串联弹簧断裂, 使转向架弹簧装置无法正常发挥作用, 也影响了车辆运行品质。

3 解决方案

3.1 结构方面

1) 为减小导框挡边内侧、轴箱与导框配合面的磨耗, 将导框磨耗板与轴箱配合的三面之间的棱角改为圆角, 同时降低导框磨耗板轴向两平面的表面粗糙度, 以减小轴箱与导框磨耗板磨耗 (图9) 。

2) 弹性旁承安装时, 下旁承摩擦板与上旁承的磨耗板间的间隙控制在0~2 mm之间, 防止弹性旁承出现预压缩量过大的现象。

3) 建议在长大货物车多轴转向架设计时, 采用两级刚度弹簧组, 尽可能提高空车静挠度, 采用适当的减振装置及均衡装置, 提高车辆动力学性能。

3.2 检修方面