【正文】 罐體圓筒部分與端板連接處的局部應(yīng)力計(jì)算，可按結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法與薄殼理論相結(jié)合的方法來(lái)進(jìn)行。罐體受內(nèi)壓P的作用所引起的應(yīng)力，可以按照殼體無(wú)矩理論的公式來(lái)計(jì)算。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，也可假定轉(zhuǎn)向架重心位于輪軸中心線同一高度上；車體重心距輪軸中心線的垂向高度：客車為1600mm，貨車為1800mm。 垂直力1)罐體內(nèi)貨物的重量；2)罐體以及固定在罐體上零件的自重；3)垂直動(dòng)載荷 （）式中——垂直動(dòng)荷系數(shù)。因此內(nèi)壓力的計(jì)算值為或。圖25 安全附件 罐體的受力分析對(duì)罐車進(jìn)行傳統(tǒng)設(shè)計(jì)首先需對(duì)其工作的載荷狀況進(jìn)行分析。裝用雙作用常接觸彈性旁承,采用高摩合成閘瓦。圖23 鉤緩裝置（采用E級(jí)鋼17號(hào)車鉤及E級(jí)鋼鉤尾框，采用MT3型緩沖器） 轉(zhuǎn)向架我國(guó)原有貨車大量采用轉(zhuǎn)8A型轉(zhuǎn)向架，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、檢修方便。手制動(dòng)機(jī)采用鐵道部推廣使用的NSW型手制動(dòng)機(jī)。罐體頂部設(shè)置一個(gè)人孔，兩個(gè)呼吸式安全閥，底部設(shè)有聚液窩，罐體內(nèi)部設(shè)置內(nèi)梯，罐車一位端設(shè)置外梯，罐頂設(shè)有走板，人孔周圍設(shè)有工作臺(tái)及安全欄桿，欄桿安裝于走板外側(cè)，其高度為530mm，罐體外部焊有連接板，便于牽引梁、枕梁和制動(dòng)吊與罐體焊接。由于罐體是一個(gè)臥式整體簡(jiǎn)型結(jié)構(gòu)，具有較大的強(qiáng)度和剛度，罐體不但能承受所裝物體的重量，而且也可承擔(dān)作用在罐體上的縱向力。的GQ型液化氣體罐車，其罐體呈魚腹形。這些貨物包括汽油、原油、各種粘油、植物油、液氨、酒精、水、各種酸堿類液體、水泥、氧化鉛粉等。罐車運(yùn)輸已經(jīng)影響到我們生活的每一部分，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重要的意義。特別是近十幾年來(lái)，罐車得到了前所未有的發(fā)展，車型顯著增多，目前，我國(guó)鐵路罐車的車型數(shù)量已達(dá)100余種。3．無(wú)中粱結(jié)構(gòu)成為主流無(wú)中梁罐車通過將罐體與牽枕有機(jī)地結(jié)合，充分利用罐體的剛度與強(qiáng)度，省掉了枕梁之間的中梁、罐帶等零部件，具有自重小、相對(duì)重心低、運(yùn)行平穩(wěn)性好、便于制造和檢修等優(yōu)點(diǎn)。如當(dāng)前國(guó)內(nèi)鐵路用戶用于裝運(yùn)汽油、甲醇介質(zhì)的罐車主要是以G70為代表的鐵路輕油罐車。(4)鋼材強(qiáng)度低我國(guó)罐車的罐體材料主要是采用400MPa的16MnR，罐體直徑2800mm時(shí)，筒體壁厚20mm，封頭壁厚22mm，而日本采用400MPa的低合金高強(qiáng)鋼CF62，其壁厚分別為16mm和17mm。179。100m179。我國(guó)從1958年由大連機(jī)車車輛廠試制出第一輛無(wú)底架輕油罐車以來(lái)，至今已有40年的歷史。 我國(guó)罐車的不足由于中國(guó)鐵路長(zhǎng)期受21t車輛軸重和線路、橋涵等基礎(chǔ)設(shè)施的限制，上世紀(jì)我國(guó)鐵路四軸通用貨車始終沒能真正實(shí)現(xiàn)重載運(yùn)輸，提高車輛單車載重的途徑主要是通過增加車輛的軸數(shù)，各種六軸車和八軸車常被設(shè)計(jì)用來(lái)裝運(yùn)各種長(zhǎng)、大、重貨物。 圖1—12 G17B型粘油罐車 G75型輕油罐車 2001年，為提高部分密度較小的輕油類介質(zhì)的運(yùn)量，充分利用罐車軸重，借鑒和吸收G70型輕油罐車成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一種更大容積、卸凈車高的新一代輕油罐車。牽引梁尾部距離心盤中心1343mm，燕尾采用R500mm大圓弧過渡改善尾部的受力，采用側(cè)蓋板頂車筋板結(jié)構(gòu)，罐體封頭與牽引梁之間采用楔形連接板連成一體。枕梁為單腹板結(jié)構(gòu)，包角92。枕梁各板厚均為10mm。 該車牽枕裝配為普通低合金鋼焊接結(jié)構(gòu)。牽引梁采用厚10mm的09Mn2低合金鋼壓成L形，尾部斜直線，上蓋板為寬度120mm的燕尾形。同時(shí)將枕梁下蓋板(中)進(jìn)行了加長(zhǎng)，側(cè)梁采用[160型鋼。再如手制動(dòng)操作部位太少，調(diào)車作業(yè)不方便等。枕梁外側(cè)設(shè)有頂車筋板。 圖1—9 G19(大連廠) G19型輕油罐車的牽枕裝置是用09Mn2低合金鋼板組合成的焊鉚結(jié)構(gòu)。經(jīng)分析認(rèn)為：在結(jié)點(diǎn)處的裂紋原因是牽引梁用的代用材料多，前部又沒有上蓋板，結(jié)構(gòu)是不夠合理的；另外制造中，牽引梁腹板按罐體研縫切割時(shí)造成的凹坑及焊接時(shí)產(chǎn)生的弧坑未能消除，而導(dǎo)致結(jié)點(diǎn)處裂紋。 圖1—8 G16牽枕結(jié)構(gòu) 由A3鋼材制成的牽引梁、端梁、枕梁、端側(cè)梁等部件組焊成為一體的小底架，直接焊在罐體上以承受縱向力(見圖1—8)。的G60A型無(wú)中梁輕油罐車。在總結(jié)無(wú)中梁罐車設(shè)計(jì)及制造等方面經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，大連機(jī)車車輛廠和四方車輛研究所共同設(shè)計(jì)并試制成功了無(wú)空氣包、傾斜底、罐體內(nèi)徑為2800mm，端板曲率半徑為3500mm，端板過渡半徑為250mm，容積為80m179。1958年以來(lái)，為了探索既適合運(yùn)用、方便檢修，又可減輕車輛自重的無(wú)中梁罐車結(jié)構(gòu)，先后共設(shè)計(jì)、制造了十余種無(wú)中梁罐車。我國(guó)早期的罐車產(chǎn)品均為有中梁結(jié)構(gòu)，罐體通過罐帶和上下鞍結(jié)構(gòu)安裝在底架上，由中梁來(lái)傳遞牽引力。針對(duì)低重心、壓力罐車采用了雙腹板、寬側(cè)蓋板結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了枕梁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度，降低了鞍座邊角處的應(yīng)力水平，提高了牽枕結(jié)構(gòu)的可靠性。該結(jié)構(gòu)在單腹板、側(cè)蓋板結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了矩形型鋼起吊連桿結(jié)構(gòu)，在滿足枕梁受力的同時(shí)，方便制造、檢修過程中的吊裝罐體作業(yè)(如GATx公司采用該結(jié)構(gòu)作為主型結(jié)構(gòu))。該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：側(cè)蓋板與枕梁腹板間的施焊空間小，對(duì)焊縫要求較高；采用雙腹板頂車箱形結(jié)構(gòu)，焊縫多，壓型件多，工藝性較差?！?。幾種無(wú)中梁罐車的牽枕結(jié)構(gòu)，形式各異、各具特點(diǎn)，現(xiàn)將北美幾種常見的牽枕結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)介紹如下： 牽引粱腹板美國(guó)無(wú)中梁罐車為了提高罐內(nèi)運(yùn)輸介質(zhì)的卸凈車，方便清洗作用，罐體結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了從圓柱形筒體結(jié)構(gòu)向直角斜錐圓截面斜底罐體結(jié)構(gòu)和淺“V”形圓柱簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。的液氨和液化石油氣罐車，同本已推廣74．5m179。1100輛車的檢查結(jié)果表明，疲勞斷裂絕大部分發(fā)生在這種設(shè)計(jì)的牽引梁與罐體連接處。1900年，隨著對(duì)更長(zhǎng)、更快列車的強(qiáng)烈需要，標(biāo)準(zhǔn)石油公司的John VanDyke設(shè)計(jì)了1種全新的罐車，該罐車采用雙行鉚的鋼罐。為了將賓夕法尼亞油田的原油高教地運(yùn)出，他們亍1865年將2個(gè)巨大的術(shù)桶放在平車上，安裝密封蓋后，這些車能裝載13．25m3(3 5009a1)的油。四、為了驗(yàn)證牽枕結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的可靠性，本文采用ANSYS有限元計(jì)算分析軟件，依據(jù)70t級(jí)貨車強(qiáng)度考核標(biāo)準(zhǔn)對(duì)設(shè)計(jì)的牽枕結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元的靜強(qiáng)度計(jì)算，結(jié)果表明牽枕結(jié)構(gòu)在各載荷工況下，各部件材料許用應(yīng)力能夠滿足TB／T1335的標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)于每一種規(guī)格的罐體，均有其容積折算表。載重63t的各種罐車。因此，為滿足70t級(jí)輕、粘油罐車的速度快、載重大的設(shè)計(jì)要求，適應(yīng)牽引萬(wàn)噸列車的需要，設(shè)計(jì)一種安全可靠，材料利用車高，能夠保證重載罐車在運(yùn)營(yíng)過程中的沖擊和承載要求的重載罐車牽枕結(jié)構(gòu)是本文急需解決的重要課題。新形勢(shì)下，原有的鐵路運(yùn)輸模式和技術(shù)裝備水平已經(jīng)不能滿足新經(jīng)濟(jì)需要，鐵路運(yùn)輸正在向世界鐵路“重載化”運(yùn)輸?shù)姆较虬l(fā)展。此外，還可以裝載各種軍用裝備。車輛倆側(cè)的標(biāo)記符號(hào)為“C”。按用途可分三類：（1）通用貨車，能裝在多種貨物的貨車。鐵路運(yùn)輸是以鐵路作為運(yùn)輸線路，由機(jī)械動(dòng)力牽引車輛運(yùn)送旅客和貨物的運(yùn)輸。關(guān)鍵詞： 70t級(jí)；無(wú)中梁罐車；車枕結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；分析AbstractWith China39。沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文摘 要隨著中國(guó)成功地加入世界貿(mào)易組織(WTO)，中國(guó)的經(jīng)濟(jì)取得了空前的高速發(fā)展。s successful accession to the World Trade Organization (WTO), China39。其運(yùn)輸能力大，運(yùn)行速度快，安全程度高；與航天運(yùn)輸比較，其成本低，受氣候影響和地理?xiàng)l件限制小，能連續(xù)運(yùn)行并保證其準(zhǔn)確性。（2）專用貨車，專攻運(yùn)送某些種類的貨物的貨車。 。平車在底架倆側(cè)側(cè)梁上的標(biāo)記符號(hào)為“N”。面對(duì)新形勢(shì)，近幾年來(lái)中國(guó)鐵路為適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展步伐，著力解決鐵路貨運(yùn)運(yùn)能嚴(yán)重滯后的問題，從2l世紀(jì)初開始在全路范圍實(shí)施跨越式發(fā)展戰(zhàn)略，提出了中國(guó)鐵路“重載化、快捷化”的發(fā)展思路，同時(shí)緊跟世界鐵路的前沿技術(shù)，適時(shí)引進(jìn)，廣泛應(yīng)用各種新技術(shù)、新工藝和新裝備。罐車是用來(lái)裝運(yùn)各種液體、液化氣體及粉末狀等貨物的一種車體成罐形的車輛。目前我國(guó)生產(chǎn)的直徑和容積最大的罐車是中部直徑為3100m m，有效容積為110m179。罐車均為整體承載結(jié)構(gòu)，大部分罐車的車體都是由罐體和底架兩大部分組成。同時(shí)，反映了在不同工況條件下牽枕結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布特性。隨著安全的提高和桶的有效運(yùn)用，這些“油罐車”立刻得到成功地運(yùn)用”。為了利用更強(qiáng)的罐體，他廢棄了底架，把罐體直接鉚接在中梁的鞍座上，并直接放在轉(zhuǎn)向架上。因此，保證牽枕結(jié)構(gòu)的使用壽命。的液化石油氣罐車。改進(jìn)后罐車罐體底板由罐體兩側(cè)封頭處向中部?jī)A斜，早期的斜底罐體結(jié)構(gòu)采用直錐結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)對(duì)罐體板材的前期下料、焊接等預(yù)處理工序要求較高，工藝相對(duì)較為復(fù)雜：為改善其工藝性，美國(guó)罐車又設(shè)計(jì)了淺“V”形圓柱簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)，由兩截圓柱形筒體拼焊成對(duì)稱布置的“V”形結(jié)構(gòu)…。同時(shí)，前從板座與牽引梁直接的連接形式也從原來(lái)的焊接連接變成拉擠鉚釘連接形式，采用鉚接結(jié)構(gòu)提高了前從板座的抗剪切性能，避免了因焊接裂紋造成的車輛檢修次數(shù)，同時(shí)方便了檢修作用。在早期的無(wú)中梁罐車上使用。 圖1—34．“單腹板(小)+頂車筋板和蓋板(無(wú)側(cè)蓋板) ”結(jié)構(gòu)(見圖1—4)。 圖1—7。1953年設(shè)計(jì)制造的G50型輕油罐車和G10型濃硫酸罐車的底架，其中梁采用[3008下蓋板，側(cè)梁采用[200737的通長(zhǎng)槽鋼，兩枕粱之間設(shè)有兩對(duì)大橫梁。我國(guó)的第一輛無(wú)中梁輕油罐車是大連機(jī)車車輛廠于1958年試制成功的(G60型輕油罐車)。的G19型無(wú)中梁輕油罐車。無(wú)中梁輕油罐車與有中梁輕油罐車相比，不僅降低了自重系數(shù)，而且罐體中心至軌面的距離也降低了30～80mm，從而改善了罐車的運(yùn)行平穩(wěn)性。 由于生產(chǎn)中的材料供應(yīng)關(guān)系，牽引梁結(jié)構(gòu)曾采用過三個(gè)方案：第一方案中的牽引梁上蓋板由一塊190065010mm的鋼板壓成與罐體外圓相符的弧面，直接焊在罐體底架上，牽引梁桿件采用[3009010的槽鋼，上翼板壓成符合上蓋板的弧面并與上蓋板焊接；第二方案中的牽引梁上蓋板和第一方案相同，而牽引粱是由14mm厚的鋼板焊成的L形桿件，總高為350mm，翼板寬為loomm；第三方案中的牽引梁上蓋板為1950x 65012mm的鋼板，牽引梁桿件由145015011．5的工字銅割成總高為31的上形鋼，其伸出罐體部分焊有厚12mm、寬100mm的上翼板。其余部位的裂紋原因主要是當(dāng)時(shí)工藝流程混亂、制造質(zhì)量低，特別是焊接質(zhì)量差、檢驗(yàn)不嚴(yán)等造成的。牽引梁和枕梁均為lOmm厚的鋼板。端側(cè)梁用厚度為5mm的鋼板壓成交高度的1形鋼，并焊有下翼板，組成變斷面的槽形結(jié)構(gòu)。針對(duì)出現(xiàn)的問題修改了設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1．總體尺寸及材質(zhì)變更。 3．罐體與牽枕裝置的連接。存在的主要問題是心盤隔板上沒有蓋板一心盤座焊縫開裂嚴(yán)重。牽引梁是10mm后的鋼板壓成L形。上蓋扳寬230～340mm，端部割成半徑為115mm的半圓形；下蓋板寬340～540mm；200～250mm。牽引梁采用厚lOmm的鋼板壓成L形，尾部斜直線。通過運(yùn)用發(fā)現(xiàn)了一些問題：(1)．牽引梁與一體式后從板座之間的塞焊縫部分車輛出現(xiàn)裂紋；(2)．部分車輛枕梁上蓋板與罐體之間焊縫開裂；(3)．枕梁腹板與牽引梁腹板、枕梁上蓋板的焊縫端部部分車出現(xiàn)裂紋(4)．一體式鑄鋼后從板座的連接筋板出現(xiàn)裂紋。 該車牽枕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)繼承了G70型輕油罐車牽枕結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，同時(shí)借鑒國(guó)外同類罐車的成熟結(jié)構(gòu)，通過試驗(yàn)和計(jì)算分析確定了罐車牽枕為單腹板側(cè)管支柱結(jié)構(gòu)，牽引梁采用了鑄鋼zG230一450材質(zhì)的后從板座及上心盤座(一體式)，牽引梁腹板呈與罐體底板相同斜度的變高度斷面。 隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛，鐵路運(yùn)能緊張的問題嚴(yán)重制約了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。目前已研制和批量生產(chǎn)了G60A、G1G70型輕油罐車，G19型斜底輕油罐車，KG2型氧化鋁粉罐車，U60W型水泥罐車，HG100／20型、GQ型液化氣罐車等近lO個(gè)品種共計(jì)6000～7000輛無(wú)底架罐車，并有數(shù)百輛出口，運(yùn)用情況良好。罐車正逐步被用戶接受。竟與我國(guó)100m179。當(dāng)罐體直徑為3000mm時(shí)，我國(guó)罐車筒體壁厚為22mm，美國(guó)的為19mm。這些車型用于裝運(yùn)甲醇、汽油等小密度輕油類介質(zhì)時(shí)，罐體容積顯得偏小，由于介質(zhì)密度(179。1958年我國(guó)研制了第一輛無(wú)底架罐車G60A型輕油罐車，其后，先后研制了G1G1GQ、G17A等10余種車型，1992年研制的G70型輕油罐車，繼承和發(fā)展了以往無(wú)底架罐車的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，以先進(jìn)的技術(shù)性能迅速成為運(yùn)輸輕油的主型車。按用途可分為輕油、粘油、酸堿等通用類及軍用、液化氣體、精細(xì)化工、粉狀貨物、瀝青、食用油等專用罐車；按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為有中梁、無(wú)中梁以及上卸式、下卸式等罐車。罐車的分類罐車運(yùn)送的液體、氣體和粉狀貨物都裝在罐體內(nèi)，罐體是這種車型的一種特殊形式的車體。罐車在鐵路運(yùn)輸中占有很重要的地位，約占我國(guó)貨車總數(shù)的18％。罐車的標(biāo)記載重過去是指裝水時(shí)的重量，所以50t的載重量意味著罐體容積為50m179。因此，罐車的底架較其它貨車底架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有的罐車取消了底架，稱為無(wú)底