毕业设计(论文)-70T通用敞车总体结构设计
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西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 I 页 西 南 交 通 大 学 本科毕业设计（论文） 如需要图纸等资料，联系QQ1961660126 如需要图纸等资料，联系QQ1961660126 如需要图纸等资料，联系QQ1961660126 70T通用敞车总体结构设计 年 级: 200X级 学 号: 200XXX 姓 名: 专 业: 铁道车辆 指导老师: XXX 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 II 页 200X年 6 月 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 III 页 院 系 机械工程系 专 业 铁道车辆 年 级 200X 姓 名 XXX 题 目 70T通用敞车总体结构设计 指导教师 评 语 指导教师 (签章) 评 阅 人 评 语 评 阅 人 (签章) 成 绩 答辩委员会主任 (签章) 年 月 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 1 页 毕业设计（论文）任务书 班 级 0X铁道车辆 学生姓名 学 号 发题日期：200X年 3 月 2 日 完成日期：200X年 6 月 17 日 题 目 70T通用敞车总体结构设计 1、本论文的目的、意义 我国铁路客货混行的运输方式决定了货物列车的运输密度已很难提高，因此，提高货运能力的唯一途径就是增加铁路货车的载重量。增大轴重、减轻自重是提高货车载重的有效途径，也是我国铁路和世界铁路货车的发展方向。根据我国铁路线路和桥梁的现状，发展载重70t 、轴重23 t的新型通用货车，不仅能提高铁路的货运能力，而且还能较好地适应既有铁路线桥的实际状态。 为了尽快提高铁路货运能力，缓解铁路货运的紧张局面，2004 年，铁道部下发了《70 t 级新型通用敞车设计任务书》。根据科技研究开发计划和任务书的要求，各铁路车辆(集团) 有限责任公司纷纷开始研制开发C70 型敞车。 本设计正是基于这一实际需要而提出。 2、学生应完成的任务 （1）查阅与论文研究相关的中外文献并翻译不少于10000字符的外文资料。 （2）收集国内外相关研究、设计资料，整理、分析研究、设计现状，提出研究目标。 （3）结合研究、设计目的，分析我国铁路敞车中存在的不足，并从实际出发研究设计符合我国铁路运营需求的大吨位通用敞车，并完成其总体结构设计。 （4）完成设计选题报告。 （5）撰写不少于15000字的设计说明书。 3、论文各部分内容及时间分配：（共 11.5 周） 第一部分 撰写开题报告； (1周) 第二部分 资料收集整理、设计构思、拟订设计提纲； (2周) 第三部分 完成毕业设计初稿并对初稿进行修改； (4.5周) 第四部分 完成毕业设计说明书的编写和外文翻译； (2周) 第五部分 毕业设计说明书审核定稿及装订（含图纸打印）。 (1周) 评阅及答辩 (1周) 备 注 指导教师： 200X年4月9日 审 批 人： 200X年4月9日 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 2 页 摘 要 敞车是一种具有端、侧壁而无车顶的车辆，主要供运送矿石、矿建物资、木材、钢材等大宗货物用，也可用来运送重量不大的机械设备。敞车约有35 万辆，占我国货车总量的60%。我国货车总的来说，载重小，运行速度低是我国货车运营能力差的主要原因。所以，要提高我国货车的运营能力，研究设计高速重载货物列车非常重要。 本设计基于以上状况，根据车辆设计参考手册的基本理论和敞车车体结构基本参数计算校核原则，对70T通用敞车进行总体结构设计，研究了敞车的性能，改善了敞车现有状况。对敞车的主要结构车体、转向架、车钩缓冲装置、制动装置的主要性能参数和尺寸进行设计计算。 本设计主要内容是底架梁的设计，底架是车体的基础、是主要的受力部件。因此底架结构的设计非常关键，通过仔细分析底架受力情况设计中梁、大小横梁、枕梁、端梁和侧梁的尺寸、选材和在底架的布置。最后得出中梁和侧梁的挠度和跨度控制是提高车辆的性能的关键。 侧墙、端墙是在底架的设计基础上进行设计的，结合实际受力，侧墙和端墙为板柱式结构，组焊而成，侧墙由上侧梁、侧柱、侧板、连铁、斜撑、侧柱补强板及侧柱内补强座等组焊而成，端墙由上端梁、角柱、横带及端板等组焊而成。同时，分别设计出各构件的参数，使其应力强度达到标准。 本设计选用17号车钩，MT-2型缓冲器，转K6型转向架。 本设计依据设计手册，利用ANSYS软件，通过车体底架建模和受力分析，进行强度校核，计算结果表明，设计的车体符合标准要求，有一定的适用价值。 关键词： 敞车；车体结构；技术参数；挠度；强度 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 3 页 Abstract Gondola car is used with transporting large goods:mineral,fabric material,lumber,steel product and so on,and transporting machinery which weight is small.China holds about 350000 gondola cars which is 60% in freight car.After 6 times acceleration on passenger train,The techenological level of the speed-increasing has constantly,but freight car is lower compered to passenger train freigh car.With the combination of the need of railway transport development,the development trend of the high-speed freight car and the suggestions for new design of the high-speed freight car is put forward.So improving freigh car is very critical. With the ever-increasing development of our country's economy,the demands for high-speed freight car in railway transport will increase rapidly. Faced with the demands for high-speed freight car, it is necessary to further develop speed-increasing wagons.This thesis was writed in accordance with reference book of equipment esigning and princinples of technical parameter which teaches the structure of gondola cars .General structure of C70 are keystone to the thesis.All of contents are finished by me . Bogie parts and components including general structure of C70 contains designing of structure,technical parameter ,test result and view of gondola cars. Base of vehicle is the most important in all, because it is basis of other parts of designs in the otal design. So designing the structure of base is critical. The differences between beam and base of vehicle are analyzed and compared. Accordancing to analysis, research middle beam,pillow beam,lateral beam,breadthwise beam including size,intensity,rigidity material and dispose. The results of calculation show that the design of middle beam and lateral beam are critical . The contents of further improvement and perfection of middle beam and lateral beam are analyzed, a set of reasonable design method and data process method is summarized, and the relevant data is mainly analyzed, so as to play an instructive role in development of freight car. In the thesis,17 down ube,MT-2 amortize,K6 bogie are slected. The thesis was according to reference book of equipment designing and princinples od technical parameter which teaches the structure of gondola 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 4 页 cars.ANSYS software was used to collating the structure and the strenth.The results of calculation show that the design of middle beam and lateral beam are reasonable and can meet the requirements of relevant standards. key words：gondola car;structure;scratch;technical parameter;strenth 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 5 页 目 录 第1章 绪论…………………………………………………………………………1 1.1 课题的背景 ……………………………………………………………………1 1.2 国内外货车发展运用现状 ……………………………………………………2 1.2.1 国外货车…………………………………………………………………2 1.2.2 国内货车发展现状简述…………………………………………………2 1.3 论文研究的主要内容及基本思路 ……………………………………………4 1.4 小结 ……………………………………………………………………………4 第2章 敞车现状及其评述 …………………………………………………………5 2.1 我国敞车发展简述 ……………………………………………………………5 2.1.1 敞车作用……………………………………………………………………5 2.1.2 敞车分类……………………………………………………………………5 2.1.3 敞车发展状况………………………………………………………………5 2.2 国外敞车现状 ………………………………………………………………7 2.3 小结 ……………………………………………………………………………7 第3章 70T通用敞车总体结构设计概述 ………………………………………………8 3.1 70T通用敞车主要特点和结构…………………………………………………8 3.1.1 主要用途………………………………………………………………8 3.1.2 主要特点………………………………………………………………8 3.1.3 主要结构………………………………………………………………8 3.2 70T通用敞车主要性能参数和主要尺寸 ……………………………………10 3.2.1 主要性能参数 ………………………………………………………10 3.2.2 主要尺寸 ……………………………………………………………11 3.3 小结……………………………………………………………………………11 第4章 70T通用敞车总体结构设计 ……………………………………………………12 4.1 底架…………………………………………………………………12 4.1.1 底架结构…………………………………………………………12 4.1.2 底架结构设计……………………………………………………13 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 6 页 4.1.3 底架组装…………………………………………………………16 4.2 侧墙……………………………………………………………………18 4.2.1 侧墙结构………………………………………………………………18 4.2.2 侧墙结构设计………………………………………………………18 4.2.3 侧墙工艺…………………………………………………………22 4.3 端墙………………………………………………………………………24 4.3.1 端墙结构………………………………………………………24 4.3.2 端墙结构设计…………………………………………………24 4.4 车门结构设计………………………………………………………………27 4.5 车钩缓冲装置选型……………………………………………………………30 4.5.1 车钩选型 ……………………………………………………………30 4.5.2 缓冲器选型 …………………………………………………………34 4.6 制动装置结构设计……………………………………………………………42 4.7 转向架的选择…………………………………………………………………43 4.7.1 转K6的用途…………………………………………………………43 4.7.2 转K6的特点…………………………………………………………43 4.8 车体组装………………………………………………………………………47 4.8.1 上部大组装 …………………………………………………………46 4.8.2 上部电焊 ……………………………………………………………46 4.8.3 上部铆钉 ……………………………………………………………46 4.8.4 钢结构落成交检 ……………………………………………………46 4.9 小结……………………………………………………………………………46 第5章 静强度分析与试验简介………………………………………………47 5.1 垂直载荷作用下的底架静强度分析……………………………………48 5.1.1 具有纵横向对称轴的底架 ……………………………………47 5.1.2 计算载荷 ………………………………………………………47 5.2 静强度试验……………………………………………………………………53 5.3 冲击试验………………………………………………………………………54 5.4 动力学试验………………………………………………………………54 5. 5 小结 ………………………………………………………………………54 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 7 页 第6章 70T通用敞车使用与维护 ……………………………………………55 6.1 车辆寿命及检修周期……………………………………………………55 6.2 装卸要求…………………………………………………………………55 6.3 牵引作业…………………………………………………………………55 6.4 解冻作业…………………………………………………………………55 6.5 侧开门使用要求…………………………………………………………55 6.6 下侧门使用要求…………………………………………………………55 6.7 专用拉钉的要求…………………………………………………………55 6.8 小结………………………………………………………………………56 结论与展望 ………………………………………………………………………57 致谢 ………………………………………………………………………………60 参考文献 …………………………………………………………………………61 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 8 页 第1章 绪 论 1.1 课题的背景 铁路是我国主要运输方式，在国民经济中起着非常重要的作用。铁路的客货运量占我国总运量约50%，是国民经济发展的先导。近年来，在改革开放政策的指导下，我国国民经济发展十分迅速，要求铁路运输能力与国民经济发展相适应。由于忽视了铁路的投入，铁路运能的增加不能适应国民经济的发展，这成为制约国民经济发展的瓶颈。这个问题引起全国上下的关注，认识到铁路提前发展的重要性。现在中央决定加大基本设施建设力度，国家已对铁路有较大的投入以改变铁路落后状态。 解决铁路车辆运能的根本措施是开行高速旅客列车、重载货物列车、增加新线改造既有线路，增加先进铁路设施。铁路运输是一个系统工程，要提高铁路运能，必须加强铁路中的每一个环节。每一个环节健全了，才能全面提高铁路的运输能力。［5］ 铁路车辆是铁路运输中直接载运旅客和货物的工具，是铁路中的一个主要环节。完成铁路运输任务要求有足够数量、品种齐全、质量优异的车辆。 铁路的运输任务包括运送旅客和货物两大类。运送旅客和运送货物对车辆的要求是不同的。运送旅客的客车要求运行平稳、乘坐舒适、安全、方便，满足旅客在旅行生活中的各种要求。因此客车上要配备运行平稳的走行装置，车厢内应有舒适的坐席和卧铺，明亮开阔的窗户，性能良好的通风装置、照明装置、加温、降温设施，解决饮水、膳食的设施，卫生设施以及行李设施。车厢内还应有便于旅客上下车和适当活动场所，根据不同要求还要装置广播、电视、通讯设备和安全检测装置。运送货物的车辆则应根据货物不同而有不同的结构。例如有些货物怕日晒雨淋，需要车辆有防雨防晒结构，有些货物需要保温或低温，有些货物是液体，有些是气体，有些是散粒或粉末，有时还要运输活家禽、活水产，铁路应有相应的结构满足这种运输要求。铁路还承担特大特重的货物运输，也应准备某些特种车辆来满足这类货物的运输。有些车要求通用性强，在结构上要考虑运送各种货物的可能性；有些车辆考虑卸货方便，设有自动卸货机构；有的车辆用翻 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 9 页 车机卸货，车辆结构要适应翻车机的要求。由于运输的要求的不同，所以旅客车辆有硬坐、软坐、硬卧、软卧、餐车、行李车、邮政车、发电车、公务车等；货车有平车、敞车、棚车、罐车、自翻车、漏斗车、保温车、家禽车等，品种、类型繁多。由于铁路车辆是编组成列运行，车辆与车辆之间有车钩缓冲装置便于列车编组、分解和调移，另外每辆车上均有各自的制动停车装置，而制动缓解的操纵是在列车端部的机车上。因此车辆上的制动装置应能使整列车辆互相配合，动作一致。 随着社会的进步，运输对车辆的要求越来越高，车辆上的各种装备也越来越多，因此车辆的自重有越来越大。在同样列车重量下所运的旅客和货物就越少，从而增加运输成本和制造成本。因此在车辆设计和制造时应采用新材料、新工艺、新结构来降低自重。 1.2 国内外货车发展运用现状 1.2.1 国外货车 综观世界各国的铁路运输情况，世界各国货车发展的趋势主要是：不断调整货车车种的构成，以适应本国待运货物的种类；加大载重量，改进车辆结构，减少制造和维修费用以提高铁路货运的经济性。 1.2.1.1 根据承运货物的种类和性质研制新型货车 在研制新型货车时，各国注意到要最大限度地适应本国所运输货物的种类和性质，在最低的基建投资和运用费用下，尽量保证货物的完整性。因此，世界各国所研制的车种不尽相同。比如法国的通用货车数量较少，而向专业化货车发展。法国研制了很多种专用货车，如：用于运输托盘货物的全侧门棚车；用于运输冶金产品、钢板卷和纸卷等重质货物的活顶车；专运钢板卷的钢板卷运输车；专供运输标准尺寸钢管和铸铁管的钢管运输车；装运集装箱的集装箱平车以及运输小轿车用的专用车等。德国的专用货车也比较多，仅各型漏斗车就有3万多辆。美国的有盖漏斗车近年来需求量也增大，1995年所占生产货车的30%。美国近年来货车车种数量就近1万种。日本1992年货车总数为30000辆，其中私有罐车占39%，石油罐车的运输吨位占货车运输吨位的32%，石油列车的运输收入在日本 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 10 页 国铁货物运输中占主要地位。为了解决小汽车运输上的问题，日本国铁开发了小汽车运输架的运输系统。 除上述的各国的货车情况，各国还研制了双层集装箱运输车，关节式集装箱运输车等。目前美国、加拿大、墨西哥、日本、西欧和印度等国均开发了很多先进的车辆设备并研制了公路铁路两用车以提高运营能力。 1.2.1.2 提高车辆的每延米载重量，开行重载列车，以提高铁路的运输能力 提高货物列车重量，开行重载列车是提高铁路运能的一项重要措施。而重载运输因其运量大、效率高、运输成本低而受到世界各国的广泛重视，发展也很迅速。重载列车主要有单元式（以北美为代表）、整列式和组合式（以前苏联为代表）三种，列车重量在5000t以上。一些国家的单元式列车重量超过万吨。美国开行的一种多单元运煤货车组，由5辆敞车通过铰接式转向架成为一体，车体间有一个铰接转向架连接，只在每年车组的两段设立独立转向架和端墙，敞车车体之间取消端墙以充分利用端部空间，这样可以使相同载重的列车长短缩短30%，在与普通列车相同的情况下，铰接式多单元列车可提高载重30%。加拿大在上世纪80年代末、90年代初开行的第2代单元列车，其基本单元是由无间隙牵引杆将10辆车连接成一个车辆组，以减小车辆间的纵向冲动。车辆组与车辆组之间用传统的车钩缓冲器相连，每3组车编挂于1台可控制的机车之后，形成一个单元列车，还可以根据需要编成多单元列车。南非为开展重载运输，除制造并采用载重量大的新型车辆外，也使用主机无线电遥控操纵同步补机法开行多机牵引的重载单元列车，在上世纪80年代中期，其重载列车长度已达2.3km，列车载重量为10880t。重载运输因列车重量大大高于普通货物列车，因此对机车车辆及轨道结构等均提出更高的要求。 货车大型化、增大每辆车的载重能力、提高货车轴重是目前重载货车发展的方向。美国铁路采用的新造货车车轴重都在30t 以上，铝合金敞车、高边车等大型专用货车车轴重高达35.4t的车辆。 研究先进的车辆结构形式，应用高强度耐腐蚀钢和铝合金，减轻车辆自重等均是增加车辆载重量的途径。［8］ 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 11 页 1.2.2 国内货车发展现状简述 自20 世纪80 年代改革开放以来，我国铁路货车呈现出了快速发展的良好势头。现在，我国拥有各型货车约62 万辆，其中，国铁货车53 万辆。货车轴重由建国初期的11 t 普遍发展到21 t ,新型货车目前正在向23 t 、25 t 轴重发展。载重由30 t 发展到50 t 、60 t ，进而发展到70 t ，大秦线运煤专用敞车载重已经达到了80 t 。货车商业运营速度也从70 年代的70 km/ h～80 km/ h 提高到现在的100 km/ h～120 km/ h 。货车制动系统由K2 、GK型三通阀，空重车手动调整，高磷闸瓦发展到性能优良的120 型控制阀、自动空重车调整装置和高摩合成闸瓦。车钩也由强度较低的普通铸钢制造的2 号、13 号车钩发展到由C 级钢、E 级钢制造的高强度13A 型小间隙车钩以及E 级钢材料的联锁型高强度16 号转动车钩、17 号固定车钩。缓冲器由小容量弹簧摩擦式的1 号、2 号，橡胶摩擦式的MX —1 型发展成大容量的弹簧摩擦式的MT —2 型,并正在研制性能优良、容量更大的缓冲器。转向架普遍采用21 t 轴重、商业运营速度为120 km/ h 的转K2型转向架或转K4 型转向架,研制成功了25 t 轴重的转K5 型转向架和低动力型转K6 型转架。时速160 km 的高速货车转向架已经完成线路试验，目前正在加紧研制21 t 、25 t 轴重的新型径向转向架。同时,铁道部决定在3 年～5 年内，将现有货车装用的转8A型转向架全部换装为转K2 型转向架，为今后几年普遍开行120 km/ h 货物车创造条件。 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 12 页 1.3 论文研究的主要内容及基本思路 1.3.1 设计的主要内容 1.3.1.1 对70T通用敞车进行总体设计，研究敞车的性能改善敞车现有状况，以达到提高铁路货车的运营能力。 1.3.1.2 对敞车的主要结构车体、转向架、车钩缓冲装置、制动装置的主要性能参数和尺寸进行设计计算。 1.3.2设计思路 提出问题—分析问题—解决问题—得出结论—发展前景展望 1. 4 小结 本章主要说明本设计的背景、铁路货车发展现状及基本思路。综观世界各国货车发展情况，我国的货车还有待很大的提高。 第2章 70T通用敞车现状及评述 2.1 我国敞车发展简述 2.1.1 敞车作用 敞车是一种具有端、侧壁而无车顶的车辆，主要供运送矿石、矿建物资、木材、钢材等大宗货物用，也可用来运送重量不大的机械设备。 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 13 页 2.1.2 分类 按卸货方式不同可分为两类：一类是适用于人工或机械装卸作业的通用敞车；另一类是只适用于大型工矿企业、战场、码头之间成列固定编组运输、用翻车机卸货的专用敞车。 2.1.3 敞车发展状况 敞车约有35 万辆，占我国货车总量的60%。20世纪50 年代，我国研制了底架承载结构的钢架木墙的C50 系列敞车，载重50 t，底架长度13 m。60 年代研制了侧壁承载结构的C62 型、C65 型敞车,载重达到了60t ,由于C62 型、C65 型敞车整体强度和刚度不足，运用初期就发生了端墙外胀、枕梁裂纹、端墙板、侧墙板腐蚀、大面积破损等问题，不得不进行加强改造。70 年代初研制了钢架木墙的C62M型敞车。 80 年代初，在C62M 型敞车的基础上研制了全钢结构的C62A 型敞车，该车采用普碳钢制造，运用后基本适应了运输发展要求，但存在着中立门锁闭不可靠。80 年代末研制了C64型敞车，与C62A 型车相比，该车端墙、上侧梁、上端梁、车内连铁等均有明显改进，基本解决了我国敞车长期以来存在的惯性质量问题，是我国目前运用中技术状态最好的主型敞车。 随着我国铁路货车轴重由21 t 向23 t ～25 t 发展，目前推出了C70 型敞车（图 2-1）［1］。1981 年，大秦运煤专线投入运营，我国研制了C61型运煤专用敞车。1987 年，又开发了21 t 轴重的C63 型敞车(在C63A型车的基础上增加了4 个小侧门) ，与C61 型敞车相比，车辆定距加大到7167 m，侧墙刚度有所弱化，除枕柱为双侧柱外，其余部位为单侧柱。采用了性能更好的控制型转向架，并在国内首次采用了16 号转动车钩和17 号固定车钩，适应了秦皇岛3 、4 期翻车机不摘钩连续卸煤的要求，减少了卸煤时间，提高了运输效率。在2002 年以前，该车是大秦线的主型车，C63 型、C63A 型敞车基本经受住了大秦线恶劣运用条件的考验。为进一步提高大秦线的运输力，1998 年生产了200 辆单浴盆式C76 系列敞车。该车采用25 t 轴重转向架，每延米重达到了8133 t 。按所用转向架的不同，分为C76A型、C76B型和C76C型，其中100 辆C76A 型敞车采用25 t 轴重低动力式中交叉转向架(株辆厂方案) ，80 辆C76B型敞车 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 14 页 采用25 t 轴重低动力式下交叉转向架，20 辆C76C型敞车采用25 t 轴重低动力式中交叉转向架(齐厂方案) 。2002 年投入使用，2003 年针对该批车在运用中出现的转向架摩擦副异常磨耗、浴盆端部检查作业空间小等问题，分别对这批车进行了改造。2003 年年底,统图后研制生产了200 辆双浴盆式C76型敞车。现在大秦线共有400 辆C76 系列敞车在运用中。2003 年，我国又开发了25 t 轴重、载重80 t 的C80型铝合金运煤专用敞车。该车是我国货车用材方面的一个突破，标志着我国已经掌握了货车采用铝合金板、型材的制造技术。计划用C80 型敞车替换现有的21 t轴重C63型和C63A型敞车,以提高大秦线的运煤能力。 图2-1 C70 型敞车 2.2 国外敞车现状 美国敞车已经成功地扩充了它的制造和质量的分配，为全球货车联系进行了传统设计。 我们的工程学和制造业职员密切地与我们的国际合伙 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 15 页 人合作确保我们的国际产品运行在遇到的铁路基础建设各个不同部分如所期望的超过在世界各处。 负责质量制造的职员已经使美国敞车成为用来拖煤的铝制铁路货车的最大北美制造业者.美国货车现在利用在铝制机车建造中的设计知识，提高的制造设备和利用无法相比的经验扩大它的产品线并提供利益给客户。 JAIX型敞车提供宽范围的货车类型，其满足北美装货者煤矿，谷粒和饲料，以及采矿，农业，森林和化学产品的需要。制造时紧密地以按照设计来制造以确定通过设计，分析，模型设计，测试，使生产快速，完善和正确。结构是高精度，强度大的，可靠的［2］。 2.3 小结 本章主要介绍我国敞车从C50的发展到现在新型的C80发展情况，以及国外主要是美国敞车的现状。我国现有的几种通用敞车应该从提高车体的强度、可靠性方面改进以达到提高载重和速度的目的。 第3章 70T通用敞车总体结构设计 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 16 页 3.1 70T通用敞车主要特点和结构 3.1.1主要用途 该车是供中国准轨铁路使用，主要用于装运煤炭、矿石、建材、机械设备、钢材及木材等货物的通用铁路车辆，除能满足人工装卸外，还能适应翻车机等机械化卸车作业，并能适应解冻库的要求。 3.1.2主要特点 1. 采用屈服极限为450MPa的高强度钢和新型中梁，载重大、自重轻；优化了底架结构，提高了纵向承载能力，适应万吨重载列车的运输要求。 2. 车体内长13m，满足较长货物的运输要求；对底架结构进行了优化，车辆中部集载能力达到39吨，较C64型敞车提高了70%，可运输的集载货物范围更广。 3. 采用新型中立门结构，提高了车门的可靠性，可解决现有C64型敞车最大的惯性质量问题。 4. 采用E级钢17型高强度车钩和大容量缓冲器，提高了车钩缓冲装置的使用可靠性。 5. 采用转K6型或转K5型转向架，确保车辆运营速度达120km/h ，满足提速要求；改善了车辆运行品质，降低了轮轨间作用力，减轻了轮轨磨耗。 6. 侧柱采用新型双曲面冷弯型钢，提高了强度和刚度，更适应翻车机作业。 7. 满足现有敞车的互换性要求，主要零部件与现有敞车通用互换，方便维护和检修。［7］ 3.1.3主要结构 该车主要由车体、转向架、车钩缓冲装置及制动装置等组成。 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 17 页 3.1.3.1 车体 该车车体为全钢焊接结构，由底架、侧墙、端墙、车门等部件组成。车体主要材料采用屈服强度为450MPa的耐大气腐蚀钢，其化学成分及机械性能见表3-1、表3-2。 表3-1 化学成分 化学成分％ 牌号 C i ≤Sn ≤MP S Cu 0.20～0.55 Ni Cr Q450NQR1 ≤≤≤0.10.30.12 0.75 1.50 0.025 0.008 2～0.65 0～1.25 表3-2 机械性能 抗拉强牌号 屈服强度 R el (MPa) 度 R m (MPa) Q450NQR1 （1）底架 底架由中梁、侧梁、枕梁、大横梁、端梁、纵向梁、小横梁及钢地板组焊而成（见图1-3、1-4）。中梁采用310乙字型钢组焊而成，允许采用冷弯中梁，侧梁为240×80×8的槽形冷弯型钢；枕梁、横梁为钢板组焊结构，底架上铺6mm厚的耐候钢地板；采用锻造上心盘（直径为358mm）及材质为C级铸钢的前、后从板座，前、后从板座与中梁间、脚蹬与侧梁间均采用专用拉铆钉连接。 （2）侧墙 ≥450 ≥550 ≥20 延伸率 A (％) AKV ( J ) －40℃冲击功≥60 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 18 页 侧墙为板柱式结构，由上侧梁、侧柱、侧板、连铁、斜撑、侧柱补强板及侧柱内补强座等组焊而成（见图1-5、1-6）。上侧梁采用140×100×5的冷弯矩形钢管，侧柱采用8mm厚冷弯双曲面帽型钢。侧柱与侧梁采用专用拉铆钉连接。 （3）端墙 端墙由上端梁、角柱、横带及端板等组焊而成（见图1-7、1-8）。上端梁、角柱采用160×100×5的冷弯矩形钢管，横带采用断面高度为150的帽型冷弯型钢。 （4）侧开门及下侧门 在车体两侧的侧墙上各安装一对侧开式侧开门及6扇上翻式下侧门。 侧开门采用新型锁闭装置,门边处组焊槽型冷弯型钢，增强了刚度并将通长式上锁杆封闭其中，防止变形与磕碰。下门锁采用偏心压紧机构，当车门关闭后，通长式上锁杆可防止下门锁蹿出，操作简单，安全可靠。下侧门结构与C64型敞车相同 3.1.1.2 车钩缓冲装置 采用符合运装货车〔2004〕215号文件要求的E级钢17型联锁式车钩或新型车钩、符合运装货车〔2005〕78号文件要求的17型锻造钩尾框、合金钢钩尾销、MT-2型缓冲器，采用符合运装货车〔2004〕371号文件要求的含油尼龙钩尾框托板磨耗板。 3.1.1.3 制动装置 采用制动主管压力满足500kPa和600kPa的制动装置，主要由120型控制阀、直径为254mm的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等组成，采用球芯折角塞门、组合式集尘器、编织制动软管总成、法兰接头、不锈钢管系等。手制动装置采用NSW型手制动机。 3.1.1.4 转向架 采用转K6或转K5型转向架。详见转向架部分。 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 19 页 3.2 70T通用敞车主要性能参数和主要尺寸 70T通用敞车是供中国准轨铁路使用，因此敞车的内长为适应运输线材类必须大于11m，所以车体内长定为13m。车辆通过曲线时，其端部偏向曲线外侧而中部偏向曲线内侧，为使这两个偏移量尽量相等，则车体外长L与两转向架中心距S之比最好等于2。在GB 146.1-83准轨铁道限界中规定了两种计算方法，其中一种计算车辆是L=13.22m,S=9.35m,车体端部及中部在计算曲线上的静偏移量约为36.4mm。此次设计的敞车车体，由于所装钩缓装置是标准件，从全车比例看，车体底架的牵引梁部分偏长，L=13976mm,S=9210mm, L139761.517S9210,1.717>2。那么侧墙的总体长度尺寸（既两端墙之间的部分）拟定为13330mm。［6］ 3.2.1 主要性能参数［7，8］ 载重 70t 自重 ≤23.6t ＋2％ 轴重 23t－1％ 容积 77m3 比容 1.1m3/t 自重系数 0.33 每延米重 ≤6.69t/m 商业运营速度 120km/h 通过最小曲线半径 145m 全车制动倍率 11.2 全车制动率(常用制动位) 空车 19.4% 重车 17.4% 限界：符合GB146.1-1983《标准轨距铁路机车车辆限界》的规定 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 20 页 3.2.2 主要尺寸［7，8］ 车辆长度 13976mm 车辆定距 9210mm 车辆最大宽度 车辆最大高度 3242mm 3143mm 车体内长 13000mm 车体内宽 上侧板处 2892mm 连铁处 2792mm 车体内高 2050mm 地板面距轨面高(空车) 1083mm 车钩中心线高(空车) 880mm 门孔尺寸（宽×高） 侧开门孔 1620mm×1900mm 下侧门孔 1250mm×951mm 固定轴距 转K6型 转K5型 1830mm 1800mm 车轮直径 840mm 第4章 70T通用敞车主要结构设计 4.1 底架 底架是车体的基础、是主要的受力部件（尤其是底架承载结构）。因此底架结构的设计首先应考虑侧壁是否参与承载，然后根据已经决定的车体长度和宽度，合理布置底架中各主要梁件的位置并确定其截面尺寸。（如图4-1、4-2） 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 21 页 4.1.1 底架结构 底架由1根中梁、2根侧梁、2根枕梁、4根大横梁、2根端梁、4根纵向梁、12根小横梁及钢地板组焊而成（见图4-1、4-2）。中梁采用310乙字型钢组焊而成，允许采用冷弯中梁，侧梁为240×80×8的槽形冷弯型钢；枕梁、横梁为钢板组焊结构，底架上铺6mm厚的耐候钢地板；采用锻造上心盘（直径为358mm）及材质为C级铸钢的前、后从板座，前、后从板座与中梁间、脚蹬与侧梁间均采用专用拉铆钉连接。［4］ 图4-1 底架三维示图 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 22 页 1 端梁；2 枕梁；3 小横梁；4 大横梁；5 中梁；6 侧梁；7 纵向梁；8 地板 图4-2 底架二维示意图 4.1.2 底架构件设计 4.1.2.1中梁 中梁是底架的主要承载部件，承受大部分的垂直载荷和90%左右的纵向力。本设计采用底架承载式结构，中梁承受着更大部分的垂直载荷，最大应力出现在中梁中央截面，因此中梁需采用较大的截面并常做成鱼腹形。中梁采用310乙字型钢（31018612512）组焊而成，允许采用冷弯中梁。中梁长度取13010mm。 中梁在横梁处，中梁两型钢之间应加焊隔板，以增加中梁与横梁的整体性，减少中梁型钢的局部变形。在中梁上，应尽量避免由于制动配件的安装或穿孔而开孔。如有孔，孔边一定要光滑，以免产生应力集中。如因开孔而使中梁截面削弱过大时，应在孔边加焊补强板。［6］ 从强度观点看，在垂直载荷作用下，底架中梁可以近似地看做是一根承受均布载荷的梁，在底架长度L一定的情况下，车辆定距l愈长，则中部弯矩愈大。 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 23 页 中梁设计尺寸见表4-1。 表4-1 中梁设计尺寸 中梁长度 中梁材质 中梁组对形式 4.1.2.2枕梁 枕梁为钢板组焊结构，作用在车体地板面上的垂直载荷，一部分由中梁直接经心盘传至转向架，其余部分需经侧梁传至枕梁端部，再由枕梁经心盘传至转向架，侧壁承载式结构的枕梁所传递的垂直载荷比底架承载结构更多些。另外，纵向力的一部分也要由牵引梁经枕梁传至侧梁；由侧梁传来的垂直载荷还要引起枕梁的扭转变形。所以枕梁不仅在垂直平面内要求具有足够的抵抗弯曲载荷的强度和刚度，而且在水平平面内也应有一定的抗弯性能。 因此，本设计的枕梁是双腹板加上、下盖板组成的封闭箱梁,并且沿底架 宽度是变截面的，即中部大两侧小。为避免雨水浸入，枕梁的封闭面必须沿全长封死。枕梁的下盖板与转向架上平面的距离，此距离空车时不得小于75mm，以保证重载运行中，转向架弹簧全压缩而枕梁下降、以及因有关零件的磨耗，枕梁下盖板与侧架顶部不会相碰。 枕梁与中梁连接的节点受力复杂，在运用中相当一部分敞车在中、枕梁节点处都曾发生裂纹，表现为首先是枕梁腹板与中梁的连接焊缝开裂，然后枕梁上盖板，然后枕梁出现裂纹。因此，设计时应该考虑这些问题。 枕梁尺寸见表4-2 表4-2 枕梁尺寸 上盖板尺寸（厚高） 腹板尺寸（二块）（厚高） 下盖板尺寸（厚高） 8450 8140~290腹板内侧距为260 12400~500 13010mm 310乙字型钢（31018612512） 组焊 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 24 页 4.1.2.3 大、小横梁 横梁为钢板组焊结构，大横梁在底架中主要起着传递垂直载荷的作用。侧壁承载及整体承载车体，作用在中梁上的垂直载荷，一部分要经过大横梁传至侧壁，然后由枕梁传到转向架上。强度计算及试验表明，大横梁很少承受纵向力。因此大横梁均设计成单腹板I字钢型截面的变截面梁。大横梁（主横梁）的位置应与侧壁立柱的位置响应，以增强侧壁立柱下部节点的固接强度。这样，就可以减少侧壁立柱的外涨变形；防止因侧梁与大横梁、侧壁立柱连接点的偏心而产生的局部应力；消除在散粒货物侧压力作用下底架侧梁所承受的扭矩。大横梁尺寸见表4-3 在两根大横梁之间设置2根小横梁，以保证地板具有足够的支承力，减少其自由面积。小横梁为12号槽钢。［6］ 表4-3大横梁尺寸 上翼板尺寸（厚宽） 腹板尺寸（二块）（厚高） 下翼板尺寸（厚宽） 4.1.2.4 端梁 端梁受力不大，主要起连接中、侧梁和安装冲击座作用，一般用厚度为6mm左右的钢板成L型或组焊成F型的变截面梁。［6］端梁尺寸见表4-4 表4-4 端梁尺寸 截面形状 上翼板尺寸（厚宽） 腹板尺寸（厚高） 下翼板尺寸（厚宽） 4.1.2.5 侧梁 侧壁承载式结构的侧梁因与侧壁连接成一个整体，故其截面要较底架承载式小得多。本设计采用240×80×8的槽形冷弯型钢，既便于侧壁与底架组装又便于安装绳栓及侧门附件等零件。 7400 6233~295二块 8400 厚度为6mm左右的钢板成F型 8200 7337~407 770 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 25 页 4.1.2.6 纵向梁 在中梁与侧梁之间，每侧有2根纵向辅助梁，以增加沿底架横向的地板条的支承点。纵向梁为12号槽钢。 4.1.2.7 地板 敞车地板有木地板和钢地板两种。目前我国运用中的载重50t级以下的敞车都为木地板，其优点是重量轻，防滑性能好（指货物在运输中位置不易移动）；但是缺点也不少，例如容易磨损及折断、换修量大，由于木地板条之间存在缝隙，灰尘及雨水易漏入底架各梁上，以致加剧钢梁的腐蚀；另外，使用机械化设备装卸散粒货物时，电铲、抓斗也很容易损伤木地板；加之我国木材资源短缺，因此无论从运用（要求地板平整、光滑）、检修部门（希望地板坚固耐用，换修率小）或者制造厂的角度看，所以本设计，采用钢地板，选用6mm厚的钢板与底架各梁焊接，从而克服了木地板的种种缺陷，节约了木材，并使底架的整体强度得到一定的加强。但是，钢地板防滑性能差，从而加剧了货物对端、侧壁的冲击力，另外，钢地板本身易腐蚀、难修理；自重也较木地板重0.6～1倍。 关于地板面距轨面的高度。对于侧壁中央设有对开侧门的敞车便于叉车和手推车装卸成包货物，因此要求地板面距轨面的高度尽量与货物站台高度一致。我国货物站台距轨面的高度为1100mm，所以这次设计的地板面距轨面的高度为1093mm，基本上与货物站台距轨面的高度一致。同时要求枕梁中央截面的高度以及相应的中梁高度与此相适应。［6］地板的材质及尺寸见表4-4 表4-4 地板的材质及尺寸 地板厚度 地板材质 地板面距轨面的高度 底架构件设计尺寸见表4-5 6mm 钢板 1093mm 4.1.3 底架组装 底架组装工艺流程：中梁组对—中梁电焊—中梁铆接、矫正、交检—底架组对—花架翻焊—底架铆接、矫正、交检。中梁是底架的主要承载部件，他承 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 26 页 受大部分的垂直载荷和90%左右的纵向力。底架组装是全焊接组成，所以焊接工艺在底架组装中非常重要，焊接的质量就决定了底架的质量。所以敞车中梁设计时，除了要正确选用型钢外，还要注意底架组装时的注意事项。 4.1.3.1中梁组对 中梁接头：焊缝外观质量（使用平焊，焊缝一定要平直） 焊缝内部质量接头位置符合TB/T1580-95 焊接完成后必须经过探伤合格避开禁区 中梁前后从板的距离：62503mm，位移度≤1 两心盘中心距：9215±3 mm 中梁内距：350±3 mm 牵引梁内距（两磨耗板间）：表4-5 底架构件设计尺寸 中梁 中梁组对形式 枕梁 上盖板尺寸（厚高） 下盖板尺寸（厚高） 腹板尺寸（二块）（厚高） 33012mm 中梁长度 中梁材质 13010mm 310乙字型钢（31018612512） 组焊 8450 12400~500 8140~290腹板内侧距为260 7400 6233~295二块 大横梁 上翼板尺寸（厚宽） 腹板尺寸（二块）（厚高） 下翼板尺寸（厚宽） 端梁 上翼板尺寸（厚宽） 截面形状 型 8400 厚度为6mm左右的钢板成F8200 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 27 页 腹板尺寸（厚高） 下翼板尺寸（厚宽） 地板 地板厚度 地板材质 地板面距轨面的高度 纵向梁 小横梁 侧梁 中梁与侧梁之间 大横梁之间 7337~407 770 6mm 钢板 1093mm 12号槽钢 12号槽钢 采用240×80×8的槽形冷弯型钢， 4.1.3.2 中梁电焊［3］ 中梁电焊是底架组装中的重要工艺，主要注意以下工艺： 隔板组成，补强板与中梁焊缝符合TB/T1580-95 TB/T1582-95规定 枕梁下盖板（中梁）与八字补强板焊缝 中梁内外纵向焊缝 中梁铆钉、矫正交检、心盘铆钉符合TB/T2911-98 从板座拉铆钉 符合运装货车〔2005〕387号 中梁旁弯每米≤3 mm,全长≤8mm 上心盘铆接后无裂纹 牵引梁甩头≤5mm 牵引梁下垂5～12mm 中梁预挠度18～22mm 心盘与水平铁马横向焊缝≤0.5mm 4.1.3.3 底架组对 底架全长：13010±10mm 底架宽（端梁处）2900±2mm其余处±5mm 底架对角线之差≤8mm 侧梁旁弯每米≤3 mm,全长≤8mm，枕间≤6mm 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 28 页 底架枕、横梁处≤2mm 铁地板与各梁间隙≤2mm 心盘横向偏移量≤3mm 上心盘中心至端梁外侧距离1900±2mm 各附件焊缝符合TB/T1580-95 TB/T1582-95规定 中、侧梁上平面高低差（同一断面内）≤5mm 4.1.3.4 花架翻焊 枕梁腹板两侧与中梁立焊缝焊角8符合TB/T1580-95规定及附件焊缝。 4.1.3.5 底架翻焊 上旁承中心与上心盘中心距离760±2mm 上旁承下平面与上心盘下平面高度76±2mm 4.2 侧墙 4.2.1 侧墙的结构 侧墙为板柱式结构，由上侧梁、侧柱、侧板、连铁、斜撑、侧柱补强板及侧柱内补强座等组焊而成（见图4-3、4-4）。上侧梁采用140×100×5的冷弯矩形钢管，侧柱采用8mm厚冷弯双曲面帽型钢。侧柱与侧梁采用专用拉铆钉连接。［9］ 4.2.2 侧墙的结构设计 铁路货车车辆用钢材应逐步提高σs、σb值，其中中等强度级别可提高到σs≥ 420MPa，高强度级别可提高到σs≥880MPa，车体用钢要重点解决高强度、高耐蚀性、冷加工性和焊接性等问题。本次设计敞车将主要采用屈服强度为450MPa级耐候钢，牌号为Q450NQR1。Q450NQR1高强度耐候钢是新研制的新型耐候钢材,特点是低磷、强度高及低温冲击韧性高。［4］ 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 29 页 4.2.2.1上侧梁 上侧梁在侧墙顶部并贯通整个侧墙，注意到装卸作业对敞车侧壁结构型式的要求。为了上翻车机械卸散粒货物，要求侧壁的上侧梁具有足够的强度和刚度，扶手及车门附件等侧壁附属零件的高度不得超过上侧梁，宽度不得超出立柱之外，以免被翻车机的卡板压坏。上侧梁在上翻车机械卸货时受力较大，倘若上侧梁变形过大，就会影响整个侧壁的承载能力，故应适当加强，尤其在侧壁的中央门孔处，上侧梁更需要加强。上侧梁采用140mm100mm5mm的冷弯矩形钢管，采用这样强大的上侧梁是为了适应使用翻车机卸货的要求。从而使上侧梁的强度和刚度大大加强。上侧梁在中央侧门孔的部分焊有厚8mm的钢板压制成的槽形门檐，厚12mm的门孔补墙板和厚8mm的三角形门孔补墙筋板加强，在上侧梁的外侧焊接吊起下侧门的钩链。［7］ 4.2.2.2 侧立柱 全车共12根侧柱（包括侧门柱），每根侧柱高度为2162mm，侧柱采用8mm厚冷弯双曲面帽形钢，侧柱应尽量与底架枕梁，大横梁处在同一车体横断面内，以提高车体结构的整体承载能力。侧柱根部用6个直径为20mm的铆钉铆在侧梁腹板上，为提高侧墙与底架的连接强度，在柱下半部焊接有厚10mm的补强板，其内焊接有铸钢内补强座。 立柱在散粒货物的侧压力作用下（尤其在高速运行时，垂直和侧向震剧烈的情况下）以及在上翻车机卸货物时，会出现严重的外涨和内倾变形，以至影响车辆的正常运行，故在设计侧墙时，不但要使侧立柱本身具有足够的强度和刚度，还要注意它与底架侧梁及侧柱连铁的固接强度，侧立柱采用8mm厚冷弯双曲面帽形钢能使侧力柱在受力后保持其截面形状的稳定性。 4.2.2.3 侧柱连铁 侧柱中央靠内焊接用120535.5mm的槽钢制成的侧柱连铁，槽口向车内，全车共4根，侧柱连铁的腹板上焊接下侧门折页座。侧壁结构的设计，为便于制造和检修，两根侧力柱之间的距离力求一致，以便侧门能够通用，两侧墙各侧柱对立面间距离均相等。 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 30 页 4.2.2.4 侧板、端斜撑 各立柱和侧柱连铁之间焊接5mm的上侧板，侧壁的上部焊接的上侧板是压 图4-3 侧墙三维示意图 1 上侧梁；2 侧柱；3 侧柱内补强座；4 侧板；5 斜撑；6 连铁；7 侧柱补强板 图4-4 侧墙二维示意图 型钢板，保证侧壁的承载能力。上侧板全车共12块，侧板上部与上侧梁内缘焊接。每块上侧板的外表面上焊接有八字形的由75506mm制成的两根斜撑，以增强侧板的刚度，同时对上侧梁也起到支撑的作用。 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 31 页 4.2.2.5 侧开门 侧墙中央设一扇对开侧门，以适应叉车装卸作业，侧开门为双合式车门，分左、右侧。右侧门由门板、折页、扶手及上、下门锁组成。门板由厚5mm的钢板压制成型，中部向内凹入，四周压制成凹筋以代替门框，侧开门的两侧各焊接有折页一副。上门锁由开闭杆、杠杆及上锁销组成。各零件间用圆销连结，可相对转动。当关闭侧门时，先关闭左侧门，再关闭右侧门。为了防止车体震动时上锁销下滑而侧开门自动开启，开闭杆下端带有弯钩，可轻便地卡入固定座中，锁铁靠自重转到铅垂位置挡住开闭杆弯钩部分，使其不能上升和滑出，起到闭锁作用。下门锁由手柄及下锁销组成，同样用圆销连结。侧门关好后防下手柄，下锁销沿着锁销座下滑，插入底架侧梁上的锁销插中，而把侧门关住。此时下门锁铁也靠自重落至最低位置，而挡住下锁销自动升起，达到闭锁作用。侧门关闭时，必须把上，下门锁一起锁住，才能保证侧门严密。开启侧门时，只要先转动锁铁，采用与上述相反方向的推或拉即可开启。 4.2.2.6 下侧门 为便于人工装卸散粒和小件货物，设有六扇上翻式下侧门。下侧门由门板和折页组成。门板由厚6mm的钢板压成中间凹入及四周带凹筋的压形板。折页由扁钢制成，其端部卷有圆环，焊接与门板上，借助圆销与侧柱连铁上的折页连结，折页下部伸出板外，关门时插入底架侧梁上的下侧门搭扣座内。折页中部焊接有挂环，下侧门开启后，借助上侧梁上的勾梁吊挂起来。［7］侧墙各构件材质截面及其尺寸见表4-6： 上侧梁由140mm100mm5mm冷弯矩形钢管制成； 全车12根侧柱均采用2201409(mm)厚冷弯双曲面帽形钢； 侧柱中央靠内焊接的侧柱连铁用120535.5(mm)的槽钢制成，槽口向车内,各立柱和侧柱连铁之间焊接有5mm的上侧板，由钢板（Q450NQR1）压制成型； 八字形斜撑由18号槽钢制成的，以增强侧板的刚度，同时对上侧梁也起到支撑的作用； 门板由厚5mm的高强度耐侯钢板（Q450NQR1）压成中间凹入及四周带凹筋的压形板。 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 32 页 折页由扁钢制成，其端部卷有圆环，焊接与门板上。 表4-6侧墙各构件材质及其截面尺寸 构件 上侧梁 侧柱 双曲面帽形钢 斜撑 侧柱连铁 车门 侧门钢板 12槽钢 18槽钢 材质 冷弯矩形钢 各材质截面尺寸 519061625 下侧门钢板61250954 4.2.3 侧墙工艺 为了保证有效地将侧壁承受的载荷传递给底架，侧墙与底架的连接是非常关键的。在设计上通过侧柱加强板和内加强座将侧柱焊接在底架地板上，另外侧柱 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 33 页 与侧梁还采用6个20mm的铆钉连接，使侧壁承载结构得到了保证，防止了在使用过程中侧柱与侧梁连接焊缝的撕裂和侧柱外涨。 从焊接角度分析，侧墙的焊缝分布沿着侧墙横截面的中线基本上是对称的，沿其高度方向，下部焊缝少于上部焊缝。为满足装卸货物的要求，侧墙下部门孔比较多，刚度较小，在焊接中，应保证各门孔的尺寸精度，减少焊接变形。由于侧墙组成的零，部件较多和侧墙的特殊结构，侧墙制造时所用夹具为卧式组焊夹具，各门孔的尺寸精度及主要技术要求，靠夹具上所设计的定位挡铁，定位销孔及压紧器来保证。侧墙组焊夹具多采用侧墙内侧朝下的组装方法。其优点是内侧 的形状与尺寸精度能够得到保证；外侧零件均可在夹具内装配，生产效率和组装效率高。 4.2.3.1 侧墙组对、点固 根据侧墙装配夹具上的定位装置及各零件之间的位置关系依次将各零件放入夹具内，侧柱在组对前必须将内表面的油污除掉并涂防锈漆，各位加强板与侧柱连接面被盖住的部分也要涂防锈漆。在组对时，各门孔的尺寸，侧墙及门孔的对角线差，侧板的平面度等几个主要技术要求必须满足，位置确定后，通过风动夹紧装置夹紧并电焊点固。［3］ 4.2.3.2 正面焊接 完成侧柱与侧墙板或加强板缝、上侧梁与侧墙板缝的焊接。完成长短斜撑的焊接。 4.2.3.3 反面焊接 利用焊接，翻转夹具对侧墙内侧进行焊接，焊接采用工电弧焊）进行。 CO2气体保护焊（或手 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 34 页 4.2.3.4 检修与调修 侧墙结构由于在高度方向上焊缝分布不对称和下部多处门孔的存在，施焊时易产生焊接变形，给总组装时安装侧门带来困难。因此，在侧墙组成后，通过检测对不合要求的部位进行调修。 4.2.3.5 保证侧墙组装挠度f的实现及调整 为了保证侧墙组焊后的挠度12mm至14mm，组装胎在设计中是将6根侧柱的定位销插孔配置在与侧柱挠度均匀一致的一条曲线上，必须指出，要求侧墙的挠度，不仅通过侧柱的定位孔布置在一条曲线上来实现，而且侧墙上侧梁、连铁的横向定位挡也必须分别布里在一条与侧墙挠度一致的曲线上。这些定位挡通常应采用如图4-4所示的两组调节挠度定位铁的形式。每组定位铁中的挠度调节板1，2用以调节挠度。这样一来，侧墙焊后便可保证妥求的挠度。 图4-5 调节挠度定位铁 4.3 端墙 4.3.1 端墙结构 端墙由上端梁、角柱、横带及端板等组焊而成（见图图4-6、图4-7）。上端梁、角柱采用160×100×5的冷弯矩形钢管，横带采用断面高度为150的帽型冷弯型钢，端墙靠近地板处设有排水口，全车共4个。 端墙在运用中除了承受散粒货物的侧压力外，还要承受货物的纵向冲击力（发生在列车制动、变速和调车作业时），其值与加速度的大小、货物性质及车辆本身的结构（例如采用的是什么样的地板，有无使成件货物纵向定位的设备等）因素有关。但是货物纵向冲击力的数值很难通过计算来确定，故在端壁结构设计 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 35 页 时，主要依靠分析比较现有敞车的运用情况，并根据“对端壁的强度要求”及“对金属包板和承载木包板的强度要求”所规定的数据来确定端壁各构件的截面形状及尺寸。 4.3.2 端墙结构设计 4.3.2.1 上端梁 上端梁上端梁采用160×100×5的冷弯矩形钢管，为了上翻车机械卸散粒货物，要求侧壁的上侧梁具有足够的强度和刚度，宽度必须超出角柱，上端梁在上翻车机械卸货时受力较大，倘若上端梁变形过大，就会影响整个端壁的承载能力，故应适当加强，尤其上端梁更需要加强。上端梁采用160×100×5的冷弯矩形钢管，采用这样强大的上侧梁是为了适应使用翻车机卸货的要求。从而使上侧梁的强度和刚度大大加强。［7］ 4.3.2.2 角柱 角柱采用160×100×5的冷弯矩形钢管，角柱下部与底架端、侧梁铆接，为加固角柱上部节点强度，在角柱与上侧梁、上端梁连接点的上平面处加焊有8mm厚的连接补强板。［7］ 4.3.2.3 横带 横带采用断面高度为150的帽型冷弯型钢240×78×7（mm），端横带共3根，横带两端与角柱组焊在一起，提高了端墙的整体刚度和强度，防止端墙外涨。端墙外涨的原因主要有两点：一是结构不合理，表现为端墙板较薄、横带不易保持截面形状的稳定（开口容易失稳）、角柱本身以及横向横带与角柱的连接强度和刚度较弱；二是驼峰调车作业的普及，按规定调车时两年连挂的速度不应超过3km/h,而实际上往往超过5km/h，甚至更高，以致引起货物对端壁的过高的纵向冲击力。因此，要减少纵向冲击力，保持截面形状的稳定，提高端墙的整体刚度和强度，防止端墙外涨，横带采用断面高度为150mm的帽型冷弯型钢。帽型冷弯型钢焊接性能好，塑性好，可代替09MnV作为-70℃用钢。［7］ 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 36 页 4.3.2.4 端板 为了改善端壁抵抗外涨的能力，克服横带失稳且检修不方便的缺点，端墙板采用厚5mm的钢板，其下部与底架端梁搭焊，在端墙板上焊有三根由240×78×7（mm）槽钢制成的横带，采用这种闭口断面且断面尺寸较大的端墙横带，提高 了端墙的整体刚度和强度，防止端墙外涨。［7］端墙设计结果见表4-7 端墙角柱内宽2900±2mm 端墙高1998±2mm 端墙对角线差≤8mm 电焊质量TB/11580-95 表4-7 端墙设计结果 上端梁 角柱 横带 使用材质 长度 使用材质 长度 使用材质 160×100×5的冷弯矩形钢管 3180mm 160×100×5的冷弯矩形钢管 2066mm 150mm的帽型冷弯型钢240×78×7（mm） 根数 端板 使用材质 3根 厚5mm的钢板 4.4 车门结构设计 在车体两侧的侧墙上各安装一对侧开式侧开门及6扇上翻式下侧门。敞车侧门的位置、数量及开启方式对于装卸作业、侧壁强度和刚度影响很大。侧门的开度既要便于装卸，又要保证侧壁的承载能力不受太大影响。 4.4.1组成 侧开门为双合式车门，分左、右侧。门板是厚5mm的钢板压制成型，中部向内凹入，四周压成凹筋以代替门框，侧开门的两侧各焊有折页一副。侧开门采用 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 37 页 新型锁闭装置,门边处组焊槽型冷弯型钢，增强了刚度并将通长式上锁杆封闭其中，防止变形与磕碰。下门锁采用偏心压紧机构，当车门关闭后，通长式上锁杆可防止下门锁蹿出，操作简单，安全可靠（见图4-8）。侧门结构与C64型敞车 相同（见图4-9）。 图4-6 端墙三维示意图 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 38 页 1 上端梁；2 横带；3 端板；4 角柱 图4-7 端墙二维示意图 4.4.2注意事项 4.4.2.1 侧开门使用要求 开闭机构分上下两部分，上门锁为带有偏心压紧机构的门锁装置，由上门锁杆、锁盒、手把支座、支撑弹簧、挡铁等组成。下门锁为带有偏心锁铁的门锁装置，由锁铁座和锁铁组成（见图4-10）。图示位置即为侧开门关闭锁紧位置。为防止门锁自动打开，上门锁手把设有手把支座，它可以阻止上门锁杆的转动和上下移动。下门锁锁铁靠自重落到最低位，上门锁手把可挡住下门锁铁向上窜动，在翻车机卸货时也可防止下门锁铁脱出，保证锁闭机构作用可靠。打开侧开门时，必须先打开上门锁，拨开上门锁手把支座, 左旋上门锁杆90°，然后向下拉即可打开上门锁。打开下门锁时，先将下门锁铁提起，然后向下翻转90度，下门锁铁提起困难时可锤击下门锁铁底部或用杠杆撬动。关闭侧开门时，应先关左侧门，再关右侧门，关门步骤与开门步骤顺序相反。［7］ 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 39 页 4.4.2.2 下侧门使用要求 下侧门通过左右搭扣锁住折页，开闭下侧门只须打开或锁闭左右侧门搭扣即可。此结构与一般敞车的上翻式下侧门相同。下侧门开启后应将下侧门折页上的挂环挂到固定在上侧梁上的下侧门挂钩上，以固定下侧门，保证卸货安全（见图4-11）。 门孔尺寸（宽×高） 侧开门孔 1620mm×1900mm 下侧门孔 1250mm×951 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 40 页 图4-8 侧开门 图4-9 下侧门 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 41 页 图4-10 侧开门开闭机构 关闭状态 开启状态 图4-11下侧门 4.5 车钩缓冲装置结构选型 4.5.1 车钩的选型 本次设计选用17型车钩 4.5.1.1 主要性能参数［7］ 基本尺寸 见图4-12 QCP803B-00-00 17型车钩组成(单转子)； 车钩连接轮廓 符合AAR S117－67或TB/T2950－1999联锁车钩联接轮廓； 车钩联接轮廓纵向移动间隙 9.5mm 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 42 页 车钩最大横向摆角 13° 车钩最大垂向摆角 向上 向下 7° 车钩连接线处最大横向位移 167mm 5.5° 在水平面内最大相对转角 3°45′ 在垂直面内最大相对转角 2°0′ 两车钩连接时允许的车钩中心线高度差 75mm 钩体静拉破坏载荷 ≥4005KN 钩舌静拉破坏载荷 ≥3430KN 图4-12 17型车钩组成 4.5.1.2 主要特点 （1）车钩的连挂间隙小。17型车钩的连挂间隙为9.5mm，比13号车钩减少了52%，从而可降低列车的纵向冲动，改善列车的动力学性能，提高铁路货运的安全可靠性，延长车辆使用寿命。 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 43 页 （2）车钩具有联锁和防脱功能。17型车钩的钩体头部均设有联锁装置，车钩连挂后可自动实现联锁，在车钩钩头下面设有防脱装置，列车发生事故时仍能保持车钩的连挂性能，防止列车颠覆。 （3）结构强度高。17型车钩的结构合理，主要零部件均采用了TB/T2942-E级（与AAR M201-E级相当）铸钢制造，钩舌的最小破坏载荷可达到3430kN，钩体的最小破坏载荷可达到4005kN，钩尾框的最小极限载荷为4005kN。 （4）良好的防跳性能。分别是：下锁销的防跳保护；下锁销杆的防跳保护； 此外，锁铁上部设有防跳止动块。该止动块可防止翻车作业时锁铁窜动，从而避免车钩自动开锁。 （5）耐磨性能好。17型车钩采用高强度的材质，钩体、钩舌和钩尾框的硬度为HBS241-HBS311,车钩的钩尾端面及钩尾销孔后圆弧面经特殊热处理,硬度可达HBS375-HBS476。钩身下平面与车钩支撑座接触部位焊装有磨耗板，提高了钩身的耐磨性能。 （6）17型车钩的自动对中功能。17型车钩尾部设有自动对中凸肩，可以使车钩在运行中经常保持正位。 4.5.1.3 主要结构 17型车钩组成如图4-14所示, 17型车钩钩体、钩舌、钩舌推铁、钩舌销、锁铁组装、下锁销转轴和17型车钩下锁销组装等零部件组成。其中钩舌、钩舌推铁、钩舌销和锁铁组装与16型车钩组成完全通用。 17型车钩钩体的钩头部分有联锁套口、套头及防脱装置，17型车钩钩身的形状与其他车钩相似，为箱形截面。钩尾端面（与从板接触的部位）为半径133.5mm的球面，并在球型端面两侧有自动对中的凸肩。 4.5.1.4 17型车钩装置组成 17型车钩系统包括17型车钩组成、17型钩尾框、17型钩尾销和17型车钩从板等零部件。17型车钩装置组成如图4-15所示。［1］ 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 44 页 图4-13 17型车钩组成 16型车钩钩舌 16型车钩钩舌推铁 16型车钩锁铁组成 17型车钩下锁销转轴 16型车钩下锁销 17型车钩下锁销组装 图4-14 17型车钩零部件 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 45 页 17型车钩从板 图4-15 17型车钩系统组成 17型钩尾框、17型车钩从板和钩尾销如图4-16所示。 17型钩尾框 17型车钩从板 17型车钩钩尾销 图4-16 17型钩尾框、17型车钩从板和钩尾销 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 46 页 4.5.1.5 日常检查维护与处理［3］ 在对车钩、钩尾框及其零部件做日常检查和维护前，应尽可能的清除车钩上的所有污物，彻底检查钩体、钩舌等零件。日常检查和维护的主要内容是外观检查、三态作用性能检查及轮廓检查等。17型车钩产品图样明细见表4-8 表4-8 17型车钩产品图样明细 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 QCP803B -01-01 17型车钩下锁销杆 QCP803B -01-00 17型车钩下锁销组装 QCP802A-01-03 轴 QCP802A-01-02 锁铁止动块 QCP803BTM QCP803B -00-00 QCP803B -00-01 QCP803B -00-02 QCP803B -00-03 QCP802A-00-02 QCP802A-00-03 QCP802A-00-04 QCP802A-01-00 QCP802A-01-01 17型车钩图样目录 17型车钩组成（单转子） 17型车钩钩体 17型车钩下锁销转轴 17型车钩钩身磨耗板 16型车钩钩舌 16型车钩钩舌销 16型车钩钩舌推铁 16型车钩锁铁组装 16型车钩锁铁 图样代号 名 称 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 47 页 15 16 17 18 QCP860A-00-03 17型车钩从板 QCP860A-00-02 17型车钩钩尾销 QCP860A-00-01 17型车钩钩尾框 QCP802A-02-01 16型车钩下锁销 4.5.2 缓冲器的选型 MT-2、MT-3型缓冲器为我国仿照美国AAR-901E标准的Mark-50型缓冲器的结构所研制的一种弹簧摩擦式缓冲器。其主要技术性能指标完全符合上诉的要求，MT-2型与MT-3型结构和外形尺寸完全相同。MT-2型容量为54～65KJ，用于大秦线专用敞车C63A；MT-3型容量为45KJ，可用于一般的通用货车。本设计是70T级的通用敞车载重较大，缓冲速度较大，需要大容量的缓冲器，所以本设计选用MT-2型缓冲器。［7］ 4.5.2.1 简介 MT-2型摩擦式缓冲器是根据我国铁路运输提速重载发展的需要，在总结国内外缓冲器研究、设计、制造、运用经验的基础上，研制的全钢摩擦式缓冲器。主要性能参数见表4-9 表4-9 MT-2型摩擦式缓冲器主要性能参数 型 号 MT-2摩擦式缓冲器 4.5.2.2 主要结构特点 缓冲器的结构如图4-17、图4-18所示。 阻抗≤（kN） 2270 容量≥（kJ） 50 行程（mm） 83 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 48 页 MT-2型摩擦式缓冲器系摩擦式弹簧缓冲器，由摩擦机构、主系弹簧和箱体三部分组成。摩擦机构又分为两组，一组摩擦机构由两个形状相同并带有三个倾斜角的楔块7、中心楔块4，固定斜板8和弹簧座10组成。中心楔块承受来自从板的冲击力，楔块沿着固定斜板、中心楔块和弹簧座的斜面滑动，固定斜板置于箱体口部两个凸肩之间，不动。另一组摩擦机构由动板3、固定斜板8、外固定板2组成。外固定板也置于箱体口部两个凸肩之间不动。动板沿着固定斜板、 外固定板的平面滑动。 主系弹簧由一个外圆弹簧12、一个内圆弹簧13和四个角弹簧14组成，主系弹簧有较大的刚度。复原弹簧9置于中心楔块和弹簧座之间，用来冲击后辅助中心楔块恢复原位，防止摩擦机构产生卡滞。楔块7上压有铜条5，起固体润滑作用，对防止摩擦机构产生卡滞起积极作用。在冲击过程中，冲击力所作的功的一部分转化为缓冲器主系弹簧的弹簧能，另一部分转化为摩擦机构的摩擦功。冲击后，主系弹簧的弹簧能一部分消耗在摩擦机构复原过程中产生的摩擦功上，剩下的一部分能量传给从板，从而使缓冲器通过吸收冲击动能，起到降低作用在车辆上的冲击力的作用。 4.5.2.3 装车与注意事项 （1）新制缓冲器的装车 从缓冲器上部去除泡沫塑料包装盒及防潮纸起，直至装车完毕，应保持缓冲 器上部外露的清洁的摩擦部件不受油污及其它污物的污染；装车中不要使用油污、锈污污染和潮湿的手套触摸外露的摩擦部件。只有确认安装缓冲器的安装部位及场地净洁、无油污，方能装缓冲器。 MT-2摩擦式缓冲器仅需要一块从板（前从板）。 出厂的缓冲器已经过"预缩短"处理，装车时不需要压缩缓冲器，即可装车。装车后，在车辆连挂过程中缩短销将被切断，缓冲器随即恢复为正常的工作状态。 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 49 页 图4-17 MT-2型摩擦式缓冲器 图4-18 MT-2摩擦式缓冲器示意图 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 50 页 图4-19 MT-2型摩擦式缓冲器二维图 车辆从板与缓冲器间以及缓冲器外露的摩擦部件周围部位不应涂抹各类润滑脂和润滑油。 缓冲器安装后，不宜再在缓冲器外露的摩擦部件周围部位喷涂油漆。如确需对钩缓部位喷涂油漆，应采取遮挡措施，以避免将油漆喷涂到缓冲器外露的清洁的摩擦部件上。 （2）使用后的缓冲器再次装车 新品缓冲器已经过"预缩短"处理，因此装车时不需要压缩缓冲器，即可装车。装车后，在车辆连挂过程中缩短销被切断，缓冲器即恢复为正常的工作状态。但是从车辆上卸下的旧缓冲器，已不是"预缩短"的状态，可以采用以下两种方法装车。 方法一 对于使用后的缓冲器，可采用其它没有"预缩短"装置的缓冲器，例如MX-1、ST 型等缓冲器装车方法一样，既使用钩缓组装压力机，直接压缩缓冲器，将缓 冲器装入钩尾框中。采用该方法无须从缓冲器箱体中取出已被切断了的缩短销的残余物。 方法二 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 51 页 重新组装缩短销，步骤如下： （1）准备缩短销：用10号优质碳素结构钢（不得用其它材料代替）按图4-20机加工缩短销。 图4-20 缩短销 （2）准备缓冲器压缩工装：用30号优质碳素结构钢按图3制备缓冲器压缩工装（图4-21所示的压缩工装供参考）。使用该压缩工装的目的是保证通过压缩动板的方法压缩缓冲器。 图4-21 压缩工装 （3）取出箱体销孔处的残销：如箱体销孔处还留有残销，在箱体销孔附近轻轻锤击箱体，销子（残销）松动后，用钳子钳出残销。 （4）取出中心楔块销孔处的残销：用缓冲器压缩工装在压力机上压缩缓冲器的动板，压缩到使中心楔块的销孔与箱体的销孔对齐为止，用直径φ12mm的磁棒或其它工具从中心楔块的销孔中取出残销。 （5）装新缩短销：从箱体两侧直接装入新缩短销。 （6）卸掉压力机的压力，重新组装缩短销的工作完成。 4.5.2.3 注意事项 （1）与操作缓冲器有关的工作人员应配戴安全防护用品。 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 52 页 （2）要经常对缓冲器进行直观检查，注意缓冲器是否处于正常安全状态和处于不正常的卡滞状态。卡滞状态是很危险的，因为任何轻微的振动都可能引起卡滞突然释放，将摩擦部件和从板猛烈推出。在缓冲器从车辆和钩尾框中拆卸时，缓冲器处于卡滞状态更为危险。 （3） 任何时候人员不能站在卡滞的缓冲器开口端的前面或站在卡滞的缓冲器开口端的车钩的前面，卡滞的缓冲器按本说明书第5条处理。 4.5.2.4 常见故障处理 到目前为止在MT-2、MT-3摩擦式缓冲器的使用过程中，尚未"卡滞"故障，但是我们还是对"卡滞"故障的处理方法作以介绍。 （1）卡滞缓冲器的判断 正常安全状态的缓冲器的判断：缓冲器的摩擦部件在弹簧力推动下，使从板紧靠前从板座，缓冲器箱体底部紧靠后从板座时的缓冲器为处于正常安全状态的缓冲器。 卡滞的缓冲器的判断：当缓冲器处于卡滞状态时，从板与前从板座，缓冲器箱体底部与后从板座之间中的一处或两处存在间隙。当从板与缓冲器箱体开口端接触时，为最严重的卡滞状态。 从板与前从板座、箱体与后从板座产生间隙时，还要排除车辆前、后从板座距离变长的因素，才能判定是否缓冲器处于卡滞状态。前、后从板座距离变长应即时修复。 （2）卡滞缓冲器的处理： 不能正对车钩或缓冲器前面站立或工作。 将缓冲器箱体和从板牢固地焊在钩尾框上。 在缓冲器的弹簧区域处气割缓冲器箱体，暴露出缓冲器箱体内部的螺旋弹簧来，将弹簧每一圈气割开来，从而彻底消除弹簧的压缩力。 按用户的安全操作规程将缓冲器连同焊在一起的钩尾框和从板从车辆卸下并报废。 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 53 页 4.5.2.5 质量保证 质量保证期为6年，大修周期为9年。质量保证期内有影响使用的缺陷时由生产厂家负责无偿更换。 4.5.2.6维护与检修 1.缓冲器新造或大修后(新造以箱体上的铸造日期为准，大修以焊装在箱体上标志板上的日期为准)使用时间不满9年，经外观检查状态良好的可不分解;新造、大修后使用时间满9年而未达到寿命管理年限或超过质量保证期有下列情况之一时须送指定厂家大修： （1）自由高小于572mm； （2）箱体裂损，严重变形，高度小于482mm或口部对应于中心楔块安装部位最薄处厚度小于15 mm； （3）其他外露零部件折损或丢失； （4）木锤锤击动板端头,中心楔块松动，顶面至动板顶面的距离平均值小于4.5mm（如图4-22所示）。 图4-22 中心楔块顶面至动板顶面及焊装“标志板”示意图 2.各零部件检修须符合下列要求： 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 54 页 （1）分解后除角弹簧座、铜条、销子外均须进行抛丸除锈及湿法磁粉探伤，表面清洁度应达到GB/T8923规定的Sa2级。 （2）箱体裂纹、变形、箱体口部中间圆弧直径大于φ184mm、箱体口部大于277.8mm时更换。压痕、拉痕应采用J857焊条堆焊后磨平。 （3） 弹簧座裂纹及与缓冲器内、外圆弹簧接触面的平面度大于1.5mm/m2时更换，磨耗、变形时修理恢复原型或更换。 （4） 角弹簧座裂纹及变形时更换。 （5）中心楔块裂纹、两挂耳最外端小于192mm（原型194mm）时更换。磨耗、变形时修理恢复原型或更换。 （6）楔块、固定斜板、动板、外固定板磨耗、变形时修理恢复原型或更换。裂纹时更换。 （7）铜条、销子须更换新品。 3.组装后缓冲器长和宽不大于322 mm×230 mm。 4.每套缓冲器组装后须进行行程落锤试验： （1）在箱体上平面放置φ1mm铅丝，相当于将12t重锤提升至距离缓冲器中心楔块上平面的高度：MT-2型为276mm，MT-3型为243mm，重锤自由落下后，打不到铅丝视为合格。 （2）第1次不合格时可进行第二次落锤，仍不合格时可进行第三次落锤，第三次仍不合格者则此缓冲器不合格。不合格的缓冲器须再次分解检修，检修后重新进行落锤试验。 5.落锤试验合格后装用缩短销。 6.检修合格的缓冲器须刻打检修单位简称及年月标记，标记应用10mm的钢字，压印或打在1块长50mm、宽20mm、厚2mm的Q235标志板上，该标志板焊装于箱体铸有生产厂及产品型号一面（如图4-22所示）的凹槽内。 7.缓冲器圆弹簧须按车辆圆柱螺旋弹簧修理技术条件检修，各型圆弹簧不得热修。 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 55 页 4.5.2.7 缓冲器的贮存 1.MT-2、MT-3摩擦式缓冲器系干摩擦工作状态的缓冲器，缓冲器应按防油污、防锈蚀和防潮湿的原则储存，并应保持缓冲器外露摩擦部件的清洁、不受污染，直至装车结束。 2.贮存中不应去除缓冲器上部摩擦部件上的泡沫塑料包装盒及盒内防潮纸，以保持摩擦部件的清洁和不受污染和锈蚀。在装车现场，即将装车时再拆去包装盒及防潮纸。 3.应防止缓冲器突然倾倒，以防销子脱出和摩擦部件弹出伤人。 MT-2摩擦式缓冲器产品图样明细见表4-10。 表4-10 MT-2摩擦式缓冲器产品图样明细 序号 1 QCP835TM 录 QCP835-00-00 QCP835-00-01 QCP835-00-02 QCP835-00-03 QCP835-00-04 中心楔块 动板 外固定板 箱体 MT-2摩擦式缓冲器 MT-2摩擦式缓冲器图样目内 容 名 称 2 3 4 5 6 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 56 页 QCP835-00-05 QCP835-00-06 QCP835-00-07 QCP835-00-08 QCP835-00-09 QCP835-00-10 QCP835-00-11 QCP835-00-12 QCP835-00-13 QCP835-00-14 QCP835-00-05A QCP835-00-07A 楔块 铜条 角弹簧 内圆弹簧 外圆弹簧 角弹簧座 弹簧座 复原弹簧 固定斜板 楔块 缩短销 铜条 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 4.6 制动装置结构选型 采用主管压力满足500 kPa 和600 kPa 的空气制动装置。空气制动装置主要由120 型控制阀、<254mm 整体旋压密封式制动缸、ST2 —250 型双向闸瓦间 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 57 页 隙自动调整器、KZW —A 型空重车自动调整装置等组成。采用了编织制动软管总成、奥2贝球铁衬套、高摩合成闸瓦、不锈钢制动配件和管系等目前铁路货车广泛采用的成熟可靠的制动配件,提高了通用性。并在管路中加装了铁道货车脱轨自动制动装置,提高了车辆运行的安全可靠性。采用NSW型手制动，急停——单动或自动时，按下此钮立即停止，同时切换到手动位，向右旋出此钮切换到自动位。 4.7 转向架的选型 转K6 、K5型转向架可以有效减少重载列车轮轨之间的磨耗，降低重载运输的运营成本，隔离轮轨间高频振动，改善车辆的垂向动力学性能提高车辆的运行平稳，是我国70t级及以上货车主型转向架。 转K6型转向架轴箱一系加装内八字橡胶弹性剪切垫，实现轮对的弹性定位，减小转向架簧下质量，隔离轮轨间高频振动，改善轮轨之间的磨耗。采用轴箱橡胶垫对改善轮对的垂向振动效果明显。轮重垂向减载率、轮对垂向振动加速度平均最大值、轮轨垂向力平均最大值都小于刚性承载鞍方案。采用轴箱橡胶垫和轮轨冲击，有利于提高转向架侧架等零部件的疲劳寿命。本设计的70T通用敞车 选用转K6型转向架能起到更好的效果。［7］ 4.7.1 转K6的用途 转K6型转向架适用于标准轨距、轴重25t、最高商业运营速度120km/h 的各型铁路提速、重载货车。 4.7.2 转K6主要结构特点 转K6型转向架系铸钢三大件式货车转向架。一系悬挂采用轴箱弹性剪切垫;二系悬挂采用带变摩擦减振装置的中央枕簧悬挂系统，摇枕弹簧为二级刚度；两侧架之间加装侧架弹性下交叉支撑装置;采用直径为375mm的下心盘，下心盘内设有含油尼龙心盘磨耗盘; 采用JC型双作用常接触弹性旁承; 装用25t轴重双列圆锥滚子轴承，采用轻型新结构HEZB型铸钢车轮或HESA型辗钢车轮；基础制 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 58 页 动装置为中拉杆式单侧闸瓦制动装置，采用L-A或L-B型组合式制动梁，新型高摩合成闸瓦。 转K6型转向架三维实体见图4-23；转K6型转向架三维实体爆炸图见图4-24。 4.7.3 转K6主要性能参数和基本尺寸 4.7.3.1主要性能参数 轨距 1435mm 轴重 25t 轴型 RE2A或RE2B 自重 4.8t 最高商业运营速度 120km/h 通过最小半径(限速) 145m 4.7.3.2 基本尺寸 固定轴距 1830mm 轴颈中心距 1981mm 旁承中心距 1520mm 空车心盘到轨面高（心盘载荷65.7KN） 680mm 下心盘直径 375mm 下心盘面到下旁承顶面距离 自由状态 92mm 工作状态 83mm 侧架上平面到轨面距离 787mm 侧架下平面到轨面距离 162mm 车轮直径 840mm 游动杠杆自由端与铅垂轴夹角 53° 基础制动装置制动倍率 4 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 59 页 图4-23 转K6型转向架三维实体图 图4-24 转K6型转向架爆炸图 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 60 页 4.8 车体组装 车体组装工艺流程：上部大组装—上部电焊—上部铆接—钢结构落成交检。 4.8.1 上部大组装 上部大组装主要是利用专用夹具对底架、端墙、侧墙以及车门的组装。在此过程中应注意端墙角柱与底架地板水平面之垂直度每米≤6，全高≤10。侧墙对角线之差≤12，端墙对角线之差≤8，各门孔对角线之差≤5，上端梁与上侧梁连接焊缝符合TB/T1580-95。 4.8.2 上部电焊 侧柱内补强板与地板焊缝、焊角符合TB/T1580-95，门孔补强板与门柱焊缝侧柱补强板，侧柱与侧梁的焊缝符合TB/T1580-95 4.8.3 上部铆钉 铆接质量符合TB/T2911-1998，拉铆钉铆接质量符合运装货车〔2005〕397号。 4.8.4 钢结构落成交检 车体钢结构组装后，经过检验然后通过车体运装机械落成在转向架上，运送到表面处理车间进行表面加工。 钢结构组装后，中、侧门在不作挑战呢感能装上，门缝≤6mm，门锁、搭扣作用灵活，两侧与上部局部间隙≤8mm， 下侧门上沿≥5mm，下沿≥17mm，两侧的搭接量≥15mm。 中门上沿≥5mm，下沿≥8mm，两侧的搭接量≥8mm，中间的搭接量≥10mm侧柱与底架地板水平面之垂直度每米≤4mm，侧板的平面度每米≤4mm，端板的 平面度每米≤12mm。 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 61 页 4.9 小结 本章是对敞车车体钢结构的设计，主要是对车体的底架、侧墙、端墙、车门、钩缓装置、制动装置以及转向架的结构设计，然后对各大件进行组装成车体。 第5章 静强度分析及试验简介 车体强度分析是车体结构设计的一个重要方面。要使铁道车辆在高速运行下安全、可靠、经济、耐用，有必要对其关键承载构件进行有效的力学分析。通过强度分析，对结构的整体和关键的局部，作必要的改变；加强其薄弱部位，以延长车辆的寿命；削弱其富余部分，以减轻车辆发自重。 5.1 垂直载荷作用下的底架静强度分析 5.1.1具有纵横向对称轴的底架 1.对于货车底架，以端梁之间的长度作为计算长度，对于凸出的通过台部分，由于其刚度很小，不考虑它与中间部分共同承载。通过台部分的在重量，以集中力和力矩的形式附加到底架各纵向梁的端部； 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 62 页 2.底架小横梁和纵向辅助梁的刚度远较主横梁和中梁小得多，为简化计算起见，不考虑其承载作用，将它们略去； 3.横梁不直接承受均布于地板面上的载荷，而这种载荷仅假定为由各纵向梁承受； 4.对于侧壁承载和整体承载车体的底架，因侧墙和端墙在其本身平面中的刚度比中梁及横梁大得多，因此底架上的侧梁和端梁可看成是绝对刚体，不考虑它们的变形； 5.于在横向垂直平面内横向梁的弯曲刚度比侧梁的扭转刚度大得多而实际上侧梁也没有明显的扭转变形，故假定各横向梁（端梁、枕梁、大横梁）与侧梁的结合为销结，即作用在各横向梁端部的弯矩为零，而侧梁仍是连续的； 6.不考虑由于空间载荷所引起的各梁的扭转变形（因为结构和载荷对称），因此力学模型的几何图形是由通过各梁截面形心的轴线组成。并且各横向梁与中梁的结合处为铰结，它们之间只传递剪力，而不能传递弯矩和扭矩，各横向梁及中梁本身仍是连续的。 根据以上假定就能把复杂的空间结构简化为一个平面板架来进行力法计算。利用ANSYS软件计算出中梁和侧梁的最大变形量，计算出中梁和侧梁的挠跨比。 5.1.2 计算载荷［6］ 作用在底架上的垂直载荷有：载重（包括整备重量）Q1,车体（包括底架）自重Q2和垂直动载荷（以动载荷系数乘以Q1和Q2之和来决定）。 载重Q1认为均布于地板面上（必要时，整备重量可按实际情况分布），地qQ1BL 板上的均布载荷q为：式中L—底架计算长度；B—底架计算宽度。 作用在地板上的载荷经由地板穿给中梁和侧梁，根据三弯矩定理，载重的5/8由中梁承担，每根侧梁承担3/16的载重。即： qs13Q3qB11616L5Q15qe1qB88L （5-1） 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 63 页 车顶及侧壁自重P1由两根侧梁承担，中梁自重P2由中梁本身承担。即 qs2P12LP2qc2L （5-2） 车体其余部分（底架大小横梁、纵向辅助梁、地板、底架附件及端墙等）的自重P3仍近似地按5/8和3/16分配在中、侧梁上。即： 这样，载重Q1和车体自重Q2=P1+P2+P3以均布载荷侧梁上： 5Q1P25P38LL8L3Q1P23P3qs16L2L16L （5-3） qcqc和qs的形式作用在中、车辆载重及车体自重由心盘支承，其反力为R1和R2(这里R1=R2) 1.中梁 （1）建立模型 中梁采用Beam44梁结构单元，共有701个节点，350个梁单元如图5-1 （2）利用ANSYS软件校核结果如下： 中梁变形图如图5-2所示 中梁变形云图如图5-3所示 中梁最大应力图如图5-4所示 从ANSYS校核图5-3、5-4得出中梁的最大应力值为1.37×109 N＜[]，最大变形量即挠度为DMX=6.103mm 则中梁的挠跨比为 fzL26.103 130104.69104＜1/1500=0.67×10-4符合标准 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 64 页 图5-1中梁加载后的模型 图5-2 中梁变形图 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 65 页 图5-3中梁变形云图 图5-4 中梁最大应力图 2.侧梁 （1）建立模型 侧梁采用Beam44梁结构单元，共有281个节点，140个梁单元。侧梁模型如图5-5所示 （2）利用ANSYS软件校核结果如下： 侧梁变形图如图5-6所示 侧梁变形云图如图5-7所示 侧梁变形位移图如图5-8所示 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 66 页 侧梁弯矩图（X，Y，Z）方向如图5-9，5-10，5-11所示 从ANSYS校核图5-6、5-7得出侧梁最大变形量即挠度为DMX=2.251mm 则侧梁的挠跨比为 fcL22.251 130101.73104＜1/2000=5×10-4符合标准 图5-5 侧梁加载模型 图5-6 侧梁变形图 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 67 页 图5-7侧梁变形云图 图5-8侧梁变形位移图 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 68 页 图5-9侧梁弯矩图（X） 图5-10侧梁弯矩图（Y） 图5-11侧梁弯矩图（Z） 以上结果表明本设计车体静强度符合标准，满足要求。 5.2 静强度试验 在评定一般货车车体强度时，我国《铁道车辆强度谁机及试验坚定规范》规定分别考虑第一、第二两种工况及其载荷组合；而考核一般客车车体强度时，仅须考虑第一工况及其载荷组合。 该车满载、均布集载、对称集载作用时,在第一工况、第二工况、顶车工况及翻车机工况下,各测点的应力值均小于相应工况的许用应力。在垂向满载工况下, 中梁挠跨比为0.154/ 1 500 ,小于1/ 1 500 ;侧梁挠跨比为0.167/ 2 000 ,小于1/ 2 000 。该车车体强度、刚度均满足TB/ T1335 —1996《铁道车辆强度 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 69 页 设计及试验鉴定规范》和70 t 级新型通用敞车设计任务书提出的纵向力、集载考核标准要求。 5.3 冲击试验 当冲击速度达到8 km/ h 时,车钩力还没有达到2 500 kN ,缓冲器行程为5619 mm ,小于MT —2 型缓冲器的最大行程,说明缓冲器还没有被压死, 此时车钩力为1 471 kN ,车体冲击加速度为2135 g。结果表明,该车车体的冲击强度满足《规范》的相关要求。 我国铁道车辆强度设计规范（TB 1335-96）规定货车允许的最大纵向力为2.25MN，比美国和前苏联都低（美国为4。54MN；前苏联为2。5MN）要求货车缓冲器的最大阻抗力≤2000kN，容量≥45KJ。因此，我国货车缓冲器应该是低阻抗、大容量，为此应采取增大缓冲器的行程（例如可将行程从现在的60~70mm增大至80~100mm），限制最大作用力。 5. 4 动力学试验 (1) 空重车状态下,在最高运行速度范围内,直线运行、通过曲线及侧线时,垂向、横向振动加速度最大值均小于《规范》规定的限度值,垂向、横向平稳性指标 均属于优级。 (2) 空车状态下,在最高运行速度范围内,直道运行和曲线、侧线通过时的轮轨横向力、轮轴横向力、脱轨系数、减载率、倾覆系数等指标均在《规范》规定的限 度之内。 (3) 重车状态下,在最高运行速度范围内,直道运行和曲线、侧线通过时的轮轴横向力、脱轨系数、减载率、倾覆系数等指标均在《规范》规定的限度之内。综上所述,该车空重车在136 km/ h 试验速度范围内,各项动力学性能指标均符合《规范》规定的限度要求。 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 70 页 5. 5 小结 本章是本设计的校核部分，主要是对车体底架的静强度分析和校核，然后简述了由四方车辆研究所主持完成的冲击试验和动力试验。 第6章 C70型敞车使用与维护 6.1 装卸要求 严格按照货车标记载重及铁道部有关规定装车，货物装载应均匀分布,不得偏载。装车时严禁高空坠落货物或向车内抛掷货物，以免砸坏车辆。不得将大块料直接向车内砸装，可用碎料先垫底后将大块料缓慢装入。 6.2 牵引作业 用钢丝绳牵引挂车时，钢丝绳应挂在车体四角的牵引钩上，不得挂在车辆的非指定部位（如绳栓、脚蹬、侧架、摇枕）。同时牵引几辆车时，每辆车的牵引钩都必须挂上钢丝绳(见图6-1)。 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 71 页 图6-1 牵引钩 6.3 解冻作业 该车解冻不得用明火烤车，热源不得直接照或烤各种阀、制动缸、软管和各种接头，以免烤坏橡胶件，影响制动性能。 6.4 侧开门使用要求 6.4.1侧开门使用要求参看（4.4车门设计） 6.5 下侧门使用要求 6.5.1下侧门使用要求参看（4.4车门设计） 6.6 高强度钢材的焊接要求 车体采用的屈服极限为450MPa的高强度耐大气腐蚀钢在焊修时，须使用强度等级相当且能与之匹配的耐候钢焊条、焊丝进行焊接，如韩国现代公司的S—8018W焊条、国产TH550-NQ-A焊丝等。 6.7 专用拉铆钉的要求 该车前后从板座与中梁间、侧柱与下侧梁间、脚蹬与下侧梁及角柱间等的连接采用专用拉铆钉，在车辆进行维修及更换新件时，原安装专用拉铆钉的部位应重新安装专用拉铆钉。 该专用拉铆钉的安装应采用相应的专用工具（见图6-2）及严格遵守操作规程，保证安装质量。 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 72 页 图6-2专用拉铆钉、铆钉枪及铆接设备简图 6.8 小结 本章主要说明了敞车的使用和维护时的注意事项，以及维修敞车时的规范和工具。 结论 本设计研究70T通用敞车的主要结构：车体、转向架、车钩缓冲装置、制动装置。 通过对车体底架、侧墙和端墙的受力分析，依据车辆设计参考手册设计底架梁，利用ANSYS软件建模分析和校核底架主要受力构件中梁和侧梁。然后参考四方车辆厂研究结果进行冲击试验和动力学试验的简述。试验表明设计符合标准，有一定的实用价值。 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 73 页 本设计的70T通用敞车是底架承载式，车体主要受力集中在底架中梁和侧梁，中梁采用两310乙型钢组焊形式，根据设计手册其长度为13.01m。根据强度要求测量选用20号槽钢，长度为13.01m。其他各梁如下表。 侧墙、端墙是在底架的设计基础上进行设计的，结合实际受力，侧墙和端墙设计为板柱式结构，组焊而成，侧墙由上侧梁、侧柱、侧板、连铁、斜撑、侧柱补强板及侧柱内补强座等组焊而成，端墙由上端梁、角柱、横带及端板等组焊而成。同时，分别设计出应力强度达到标准的各构件。选用17号车钩，MT-2型缓冲器，制动装置制动主管压力满足500kPa和600kPa的制动装置，主要由120型控制阀、直径为254mm的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等组成，采用球芯折角塞门、组合式集尘器、编织制动软管总成、法兰接头、不锈钢管系，转K6型转向架。 根据前面的设计计算的C70型敞车整体结构图见图7-1 1 底架；2 标记；3 转向架；4 下侧门；5 侧墙；6 侧开门；7 风制动装置； 8 车钩缓冲装置；9 端墙；10 手制动装置 图7-1 C70（C70H）型敞车二维示意图 C70型敞车整体结构设计明细见表7-1 表7-1 C70型敞车整体结构设计明细 梁 中中梁组对形式 中梁长度 中梁材质 13010mm 310乙字型钢（31018612512） 组焊 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 74 页 底 架 端梁 上翼板尺寸（厚宽） 腹板尺寸（厚高） 下翼板尺寸（厚宽） 地板 度 纵向梁 小横梁 侧梁 20号槽钢 大横梁之间 12号槽钢 中梁与侧梁之间 12号槽钢 地板厚度 地板材质 地板面距轨面的高6mm 钢板 1093mm 7337~407 770 大横梁 梁 枕上盖板尺寸（厚高） 下盖板尺寸（厚高） 腹板尺寸（二块）（厚高） 上翼板尺寸（厚宽） 腹板尺寸（二块）（厚高） 下翼板尺寸（厚宽） 截面形状 厚度为6mm左右的钢板成F型 8200 8400 6233~295二块 260 7400 8140~290腹板内侧距为12400~500 8450 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 75 页 侧 墙 门 撑 侧柱连铁 车侧门钢板 12槽钢 柱 斜18槽钢 上侧梁 侧 双曲面帽形钢 冷弯矩形钢 519061625 下侧门钢板61250954 端 墙 上端梁 角柱 横带 使用材质 长度 使用材质 长度 使用材质 160×100×5的冷弯矩形钢管 3180mm 160×100×5的冷弯矩形钢管 2066mm 150mm的帽型冷弯型钢240×78×7（mm） 根数 端板 车钩缓冲装置 使用材质 3根 厚5mm的钢板 E级钢17型联锁式车钩或新型车钩、符合运装货车〔2005〕78号文件要求的17型锻造钩尾框、合金钢钩尾销、MT-2型缓冲器，采用符合运装货车〔2004〕371号文件要求的含油尼龙钩尾框托板磨耗板 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 76 页 制动装置 制动主管压力满足500kPa和600kPa的制动装置，主要由120型控制阀、直径为254mm的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等组成，采用球芯折角塞门、组合式集尘器、编织制动软管总成、法兰接头、不锈钢管系 转向架 K6型转向架 展望 本设计主要是对车体钢结构进行设计，在提高货车的运营能力起到一定作用，但是要更好的改善我国铁路货车运输状况，还需要进一步的研究，在今后的研究中应主要从以下几个方面出发。 一是研究车体钢结构，提高车体底架的强度使车体载重提高。研究新型材料提高底架中梁、侧梁的强度和刚度。 二是研究新型转向架，提高货车的运行速度。提高转向架轴重可以增大载重，也可以提高转向架的运行性能。 三是减少车辆运行时冲击的研究，研究车钩缓冲装置，增加车钩缓冲容量。 致 谢 随着总体结构图的绘制完成，历时两个多月的毕业设计到此已经接近尾声。这次毕业设计之所以能够顺利地进行并且能够按时按标准完成是和关心、帮助我们的学校以及老师是分不开的。 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 77 页 首先，感谢学校和机械系，在他们大力支持和关心下，使这次毕业设计顺利完成。 其次，感谢我们的指导老师XXX老师。他对我们的论文每个章节和设计图纸耐心指导、细心检查，并且认真、负责地解答我们在设计中遇到的问题。 第三，这次毕业设计是由XXX、XXX和我相互帮助完成的，设计的顺利完成也是和他们两位同学分不开的，在此也向他们表示感谢。 最后，感谢我的家人，感谢他们在这次的毕业设计过程中提供的物质和精神 上的帮助和支持。 参 考 文 献 [1] 铁道部运输局装备部 新型铁路货车检修图册. 北京：中国铁道出版社，2002.（31） [2] 西南交通大学图书馆 国外铁道车辆，2005.（7） [3] 章音.车辆业务.中国铁道出版社. （17，23，34） [4] 相瑜才，孙维连.工程材料及机械制造基础. 机械工业出版社.（12，19） [5] 西南交通大学图书馆 铁道车辆，2005.（1） [6] 成建民.车辆设计参考手册车辆总体及车体. 北京：中国铁道出版社，1998.（10-48） [7] 陈雷，张志建.70t级铁路货车及新型零部件. 北京：中国铁道出版社，2006.（6-43） [8] 严隽.车辆工程.北京：中国铁道出版社，2005.（3-13） [9] 毛德培.钢结构. 北京：中国铁道出版社.（18） [10]侯洪生.机械工程图学. 科学出版社. 本文来源：https://www.wddqw.com/doc/1c9b666ae618964bcf84b9d528ea81c758f52ef1.html