【正文】 貨運(yùn)的成功經(jīng)驗(yàn)和鐵路發(fā)展的重要意義，提出重載運(yùn)輸對(duì)無(wú)中梁罐車牽枕結(jié)構(gòu)的要求。因此，罐車的裝載能力以體積來(lái)度量更為合適。的全焊結(jié)構(gòu)罐車，以后又制造了有效容積60m179。該車按新的貨車強(qiáng)度考核標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用心盤承載，軸重23t，載重比G70K型罐車提高8t，高業(yè)運(yùn)營(yíng)速度從100km／h高到120km／h，罐體采用了對(duì)稱布置的直角斜錐斜底結(jié)構(gòu)，對(duì)車輛結(jié)構(gòu)整體的安全性、可靠性提出了更高、更具體的要求，對(duì)重載、高速條件下無(wú)中梁罐車結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度的可靠性、安全性方面提出了新的課題。結(jié)合中國(guó)鐵路的實(shí)際，實(shí)施跨越式發(fā)展戰(zhàn)略，在消化吸收和系統(tǒng)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，自力更生，走“引進(jìn)和自我發(fā)展”相結(jié)合的道路，不斷提高中國(guó)鐵路技術(shù)裝備現(xiàn)代化水平，使中國(guó)鐵路在過(guò)去的十年取得令人矚目的巨大變化，新技術(shù)、新工藝和新裝備不斷地被應(yīng)用到鐵路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展建設(shè)中去，為中國(guó)的改革開發(fā)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用。在裝運(yùn)長(zhǎng)大貨物時(shí)。如裝貨后蓋上篷布，又可裝運(yùn)怕濕損的貨物。 鐵路車輛按用途可分為客車和貨車倆大類。 Analysis目 錄摘 要 IAbstract II第一章 緒 論 1 國(guó)外無(wú)底架罐車的發(fā)展歷史 4 國(guó)內(nèi)無(wú)底架罐車的發(fā)展歷史 9 我國(guó)鐵路罐車的發(fā)展現(xiàn)狀 9 我國(guó)罐車的不足 16 我國(guó)罐車的發(fā)展趨勢(shì) 17 罐車的應(yīng)用 18第二章 罐車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20 罐車介紹及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 20 主要性能及參數(shù) 21 主要結(jié)構(gòu) 21 罐體 22 牽枕裝置 22 制動(dòng)裝置 23 車鉤緩沖裝置 23 轉(zhuǎn)向架 25 側(cè)梯及操作臺(tái) 27 罐體的受力分析 28 內(nèi)壓力 28 外部過(guò)壓力 30 垂直力 30 側(cè)向力（離心力和風(fēng)力） 31 縱向載荷 32 罐體的設(shè)計(jì)計(jì)算 32 罐體的計(jì)算 35 剛度計(jì)算結(jié)果 42 強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果 42 車輛設(shè)備及結(jié)構(gòu)附件的強(qiáng)度要求 43 疲勞載荷分析 43 車輛壽命及檢修周期 52第三章 罐體的工藝設(shè)計(jì) 55 備料的加工工藝 55 鋼材的預(yù)處理 55 放樣、劃線與號(hào)料 55 下料和邊緣加工 56 彎曲和形成 56 焊接材料 56 附件 57 16MnR的焊接性分析 57 對(duì)壓力容器用鋼基本性能的要求 57 合金元素和雜質(zhì)對(duì)壓力容器用鋼性能的影響 59 16Mn鋼的化學(xué)成分和力學(xué)性能 61 16Mn鋼的焊接性 62 焊縫分類及接頭的選擇 64 壓力容器焊接接頭分類 64 接頭的選擇 64 焊接方法 64 罐壁的預(yù)作 66 罐壁的分塊 66 罐璧排板與連接 67 封頭的預(yù)作 68 罐體的組焊 70 罐體組焊技術(shù)要求 70 組焊方法 70 制定焊接工藝應(yīng)考慮的問(wèn)題 70 牽枕裝置的工藝流程 71 牽引梁的裝配和焊接 71 牽引梁的生產(chǎn)工藝流程 71 焊接 72 一般要求 72 焊材管理 73 焊接施工 73 修補(bǔ) 74 檢查及驗(yàn)收 75 焊縫的無(wú)損檢測(cè) 75 熱處理要求 75 液壓試驗(yàn)及其密性試驗(yàn) 75 氮?dú)庵脫Q 75 工裝卡具的設(shè)計(jì) 75第四章 結(jié) 論 77 主要結(jié)論 77 展望與設(shè)想 78致 謝 79參考文獻(xiàn) 81附錄A：外文文獻(xiàn) 83附錄B：中文翻譯 97附錄C：焊接工藝卡片 110133第一章 緒 論鐵路機(jī)車車輛是鐵路運(yùn)輸?shù)闹匾O(shè)備，機(jī)車是牽引列車的動(dòng)力，車輛是裝載旅客及貨物的工具。為適應(yīng)重載，提高了車輛強(qiáng)度校核標(biāo)準(zhǔn)，新型罐車對(duì)車輛結(jié)構(gòu)的可靠性提出了更高的要求，牽枕結(jié)構(gòu)作為罐車車承上啟下的關(guān)鍵部件，傳遞著牽引和各項(xiàng)沖擊載荷，承載著各種垂向、橫向載荷，受力非常復(fù)雜，該結(jié)構(gòu)的可靠性直接關(guān)系到罐車整車的運(yùn)行安全。鐵道運(yùn)輸作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大動(dòng)脈，貨車運(yùn)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足物資運(yùn)輸?shù)男枨螅F道運(yùn)輸“重載化”已成為現(xiàn)階段鐵路運(yùn)輸?shù)闹匾n題。 Stub sill tangk car 。中華人民共和國(guó)成立前，鐵路主要集中在東北和沿海地區(qū)。 通用貨車是能裝在多種貨物的鐵路貨車。有些新造棚車還設(shè)有排水孔及便器，必要時(shí)可用以運(yùn)送人員和馬匹。在中國(guó)和世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展格局的影響下，交通運(yùn)輸行業(yè)與中國(guó)經(jīng)濟(jì)一同跨入高速行駛的快車道，發(fā)展迅猛。鐵路罐車是運(yùn)輸石油、液化氣、酸類和化學(xué)制劑等貨物、液體食物產(chǎn)品(如：牛奶、植物油、釀酒原料)以及某些散裝(粉狀的)貨物的主要運(yùn)輸工具，是鐵路貨車大家庭的重要成員。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(guò)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)底架罐車。評(píng)價(jià)車體疲勞壽命是否滿足使用要求、指出疲勞薄弱部位、給出疲勞壽命指標(biāo)、避免設(shè)計(jì)缺陷、提高產(chǎn)品疲勞壽命及其可靠性。1869年，為防止桶板間的泄漏，賓夕法尼亞約克市的Empire運(yùn)輸公司將鉚接的鐵罐直接安裝在木制底架上而代替垂直的木桶。盡管van Dyke所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)證明是可行的，但僅有少量車投入運(yùn)用，該車是現(xiàn)代無(wú)中梁罐車的前身。為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)無(wú)中梁結(jié)構(gòu)，解決因疲勞造成的結(jié)構(gòu)失效，北美鐵路成立了一個(gè)委員會(huì)，這個(gè)技術(shù)委員會(huì)后來(lái)被稱之為“牽引梁工作組(SSwG)”。通常罐車可分為非壓力罐車、壓力罐車和其它罐車?！敖孛娌蛔冃汀睜恳褐饕糜趫A柱形筒體結(jié)構(gòu)，“截面漸變型”牽引梁主要用于斜底罐體結(jié)構(gòu)和淺“V”形圓柱簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)。 枕梁結(jié)構(gòu)罐車所裝運(yùn)的介質(zhì)多為易燃、易爆、有毒、腐蝕等危險(xiǎn)的石油化工產(chǎn)品，罐車在運(yùn)行中的安全性和可靠性直接危及鐵路運(yùn)輸安全和鐵路沿線公民的生命安全。為CELX公司。 圖1—4 5．“單腹板+短側(cè)管+下蓋板+頂車腹板”結(jié)構(gòu) (見(jiàn)圖1—5)。因此，我國(guó)鐵路車輛部門于建國(guó)后不久即著手設(shè)計(jì)、制造鐵路罐車。1956年設(shè)計(jì)、制造的G50型輕油罐車，側(cè)梁改為[140586的槽鋼。罐體內(nèi)徑為2800mm端板曲率半徑為3500mm，端板過(guò)渡半徑為100mm。試驗(yàn)結(jié)果再次肯定了罐體是能夠承擔(dān)縱向載荷作用的。 但均因計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)期的種種原因沒(méi)有形成規(guī)模，并沒(méi)有針對(duì)無(wú)中梁罐車運(yùn)用中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題做進(jìn)一步深化分析、研究和完善，直到20世紀(jì)九十年代初，油品的運(yùn)輸仍然以G60輕油罐車和G17型粘油罐車為主；真正意義上的無(wú)中梁罐車的代表車型是2lt軸重的G70型輕油罐車以及隨后研制的G17B型粘油罐車，作為“鐵道部科技發(fā)展計(jì)劃”項(xiàng)目，G70型輕油罐車由西安車輛廠與四方車輛研究所聯(lián)合開發(fā)，通過(guò)試制和小批量的運(yùn)用考驗(yàn)后，針對(duì)生產(chǎn)和運(yùn)用中存在的問(wèn)題，進(jìn)行了大量的分析研究工作，并對(duì)其結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度(特別是牽枕裝置及其與罐體的連接)和動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行了大量計(jì)算、試驗(yàn)、研究及其他嘗試性試驗(yàn)工作，對(duì)牽枕結(jié)構(gòu)做了相當(dāng)多的探索和改進(jìn)，通過(guò)該車近十年的實(shí)踐運(yùn)用，使西安廠對(duì)無(wú)中梁罐車牽枕結(jié)構(gòu)有了更深入的認(rèn)識(shí)和掌握，積累了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，截止2004年底該，車已累計(jì)生產(chǎn)8000輛，使我國(guó)鐵路罐車步入了無(wú)中梁罐車時(shí)代，大量的輕、粘油改用G70和G17B型無(wú)中粱罐車進(jìn)行運(yùn)輸：隨后開發(fā)的2lt軸重G75型輕油罐車吸取了G70型罐車的成熟結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)借鑒美國(guó)同類罐車的技術(shù)，牽枕裝置采用側(cè)管支柱結(jié)構(gòu)，罐體采用對(duì)稱布置的圓截面直錐斜底結(jié)構(gòu)，提高了罐車的卸凈率，目前該車已成為繼G70型罐車之后，又一2lt軸重的無(wú)中梁主型輕油罐車；隨著中國(guó)鐵路實(shí)施跨越式發(fā)展戰(zhàn)略，鐵路貨車向重載化、快捷化發(fā)展，根據(jù)鐵道部貨運(yùn)重載技術(shù)要求，西安廠又研制開發(fā)了23t軸重的70t級(jí)無(wú)中梁輕、粘油罐車，成為中國(guó)鐵路罐車劃時(shí)代的產(chǎn)品[8]。上蓋板貼靠于罐體底板。由于上述焊縫開裂較多，為了慎重起見(jiàn)，鐵道部曾將G16型輕油罐車改運(yùn)粘油。牽引梁上蓋板呈燕尾形，它與罐體的連接部位為兩條寬120mm的燕尾，燕尾間距240mm，懸出部分是寬為480mm的平直板。 G19型無(wú)中梁輕油罐車試制完成后即于寒冷地區(qū)進(jìn)行了運(yùn)用考驗(yàn)，分別在一12℃、一20℃、一24．6℃的氣溫下，運(yùn)送70號(hào)汽油，油溫為一1．2℃、一9℃、一12℃。罐體總?cè)莘e受總重限制，改為79．4m3。 4．心盤座結(jié)構(gòu)。枕梁為單腹板結(jié)構(gòu)，包角120。上蓋板分成兩部分：伸出罐體的部分用寬480mm、厚10mm的鋼板做成倒燕尾形；在簡(jiǎn)體的部位用兩條寬120mm、厚10mm的鋼板作罐體加強(qiáng)板(即牽引梁上翼板)。為了加強(qiáng)兩牽引梁之間的聯(lián)系與枕梁腹板的剛性，分別在牽引梁前部加焊一上蓋板并在上旁承處加焊四塊向心筋板。該車存在的主要問(wèn)題是心盤隔板端部焊縫裂紋。這些問(wèn)題后來(lái)都通過(guò)改進(jìn)工藝，加強(qiáng)過(guò)程焊接質(zhì)量控制得到了很好的解決。枕梁采用單腹板，取消了G70的枕梁側(cè)蓋板而采用側(cè)管支柱，改善了頂車工況下枕梁包角尖點(diǎn)處結(jié)構(gòu)的受力狀況和焊接的工藝性能，同時(shí)枕梁下蓋板(側(cè))采用“之”字壓型結(jié)構(gòu)，側(cè)梁與下蓋板(側(cè))的頂車筋板和頂車下蓋板組成箱形結(jié)構(gòu)，保證了頂車作業(yè)時(shí)局部結(jié)構(gòu)的可靠性。為確保國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、構(gòu)定的向前發(fā)展，提高鐵路大動(dòng)脈的供血能力，進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，鐵道部提出了貨物運(yùn)輸“重載化、快捷化”的發(fā)展戰(zhàn)略，將增加貨車單車載重，提高車輛運(yùn)行速度作為現(xiàn)階段解決鐵路運(yùn)能緊張的有效手段，同時(shí)把“重載技術(shù)”作為現(xiàn)階段鐵路運(yùn)輸研究的重點(diǎn)課題。、70m179。罐車仍是我國(guó)的主型罐車，179。如果按每噸介質(zhì)的用鋼量來(lái)計(jì)算運(yùn)輸效率，我國(guó)罐車比美國(guó)的低50％左右。的罐車，1953年設(shè)計(jì)、制造了有效容積51m179。)較小，造成車輛總重距84噸的允許總重相差8～10噸左右，罐車的運(yùn)輸能力沒(méi)有得到充分利用，并且鐵路運(yùn)輸部門按標(biāo)記載重收取運(yùn)費(fèi)，用戶的運(yùn)費(fèi)損失較大。隨著鐵路提速和重載政策的不斷實(shí)施，無(wú)中梁結(jié)構(gòu)在新條件下的可靠性還有待于作進(jìn)一步深入研究。在北美，罐車主要負(fù)責(zé)液體貨物的散裝運(yùn)輸。根據(jù)運(yùn)送的貨物，罐車可分為兩類：供運(yùn)輸各種名目石油產(chǎn)品的通用罐車；供運(yùn)輸某一貨物的專用罐車。的油罐車，1953年開始設(shè)計(jì)制造了載重50t、有效容積為51m179。由于各種液體和密度不同罐車的實(shí)際載重量就須根據(jù)所運(yùn)貨物的性質(zhì)來(lái)確定。）有效容積（m179。牽引梁為兩乙字鋼焊接結(jié)構(gòu)。在13號(hào)、13A型車鉤中，考慮到13A型車鉤鉤舌、鉤體強(qiáng)度高，鉤舌耐磨性好，可有效降低列車的縱向沖動(dòng)，改善列車的縱向動(dòng)力學(xué)性能，延長(zhǎng)車輛及零部件的使用壽命，較為適應(yīng)我國(guó)鐵路運(yùn)輸提速、重載的需要，我們選用13A型上作用c級(jí)鋼車鉤、鉤尾框。因此，我們對(duì)兩種轉(zhuǎn)向架的裝用均進(jìn)行了設(shè)計(jì)，裝用轉(zhuǎn)K2型轉(zhuǎn)向架的新型罐車定型為G75K，裝用轉(zhuǎn)K4型轉(zhuǎn)向架的新型罐車定型為G75H。擺動(dòng)式轉(zhuǎn)向架搖枕位置下移，側(cè)滾中心降低，加強(qiáng)了對(duì)側(cè)滾振動(dòng)的控制；振擺轉(zhuǎn)動(dòng)中心降低，有效地提高了車輛爬軌和脫軌的安全性，尤其是對(duì)高重心的貨車和空車，大大提高了其脫軌安全性。當(dāng)縱向慣性力均勻的分布在端板的垂直投影面(垂直于罐體)上時(shí)，內(nèi)壓力為： （）式中——罐體圓筒部分的半徑： （）——第一和第二計(jì)算工況的縱向載荷 ；——罐體內(nèi)貨物的重量；——罐車總重。根據(jù)車輛強(qiáng)度計(jì)算規(guī)范的規(guī)定，這個(gè)壓力沿罐體長(zhǎng)度至另一端端板按線性規(guī)律縮減到零。構(gòu)造速度又稱結(jié)構(gòu)速度，是考慮到車體、轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等而限定的運(yùn)行速度，正常狀況下的最大運(yùn)行速度絕對(duì)不能超過(guò)構(gòu)造速度），km/h；——系數(shù)，；——系數(shù)，；——系數(shù)，簧上部分（包括搖枕），簧下部分（輪對(duì)除外）；——系數(shù)，簧上部分（包括搖枕），簧下部分（輪對(duì)除外）。在計(jì)算或試驗(yàn)車體側(cè)梁、枕梁以及側(cè)墻的強(qiáng)度時(shí)，可不旋加側(cè)向力而以加大垂向載荷來(lái)考慮側(cè)向力的影響。球面端板中的薄膜應(yīng)力 （）式中——端板的半徑和壁厚。圖27 罐體拉壓載荷圖把罐體當(dāng)作支承在兩個(gè)支點(diǎn)(罐體兩端的支點(diǎn))上的梁來(lái)研究，可以近似地確定由于這些載荷所引起的應(yīng)力，即罐體橫截面上的應(yīng)力為： 。按(2．8)～(2．10)式計(jì)算由于內(nèi)壓力引起的應(yīng)力，可以正確地評(píng)價(jià)罐體中離開殼體截面急劇變化處(搭接焊縫、罐體圓筒部分與氣包以及與端板的連接處、底板中為使貨物能全部卸出而做成的傾斜部分等等)和離開罐體支承區(qū)足夠遠(yuǎn)的其它所有地方的應(yīng)力狀態(tài)。 縱向載荷在計(jì)算無(wú)底架罐車時(shí)要考慮縱向載荷(牽引沖擊力)。 側(cè)向力（離心力和風(fēng)力）如果在設(shè)計(jì)任務(wù)書中沒(méi)有特殊規(guī)定離心慣性力，則客車按垂向靜載荷的10％取值；貨車按垂向靜載荷的7．5％取值。我們用表示在罐體所研究的截面上的最大內(nèi)壓力數(shù)值（或+）。第一工況縱向拉伸力取客車為980kN，貨車為1125kN；壓縮力取客車為1180kN，貨車為1400kN 該力分別沿車鉤中心線作用于車輛兩端的前后從板座上，這種力產(chǎn)生的應(yīng)力與垂向總載荷，側(cè)向力，扭轉(zhuǎn)載荷等所產(chǎn)生的應(yīng)力相加(裝運(yùn)散粒貨物的車輛還應(yīng)加上側(cè)壓力產(chǎn)生的應(yīng)力) 其和不得大于第一工況的許用應(yīng)力(見(jiàn)表 1)第二工況縱向壓縮力取為2250kN ，該力有二種作用方式： 一是沿車鉤中心線作用于車輛兩端的后從板座上； 二是沿車鉤中心線作用于車輛一端的后從板座上，而為車輛及其所載貨物的慣性力所平衡。根據(jù)鐵道部于2003～2004年問(wèn)組織的提