【文章內(nèi)容簡介】 載客臺車載客臺車主要用于搭載乘客，其各裝置性能描述如表 24 所示。圖 23 為 OP360 型載客臺車。表 24 單軌車載客臺車各裝置性能描述代號 名稱 功能1 緊急剎車桿 當車輛停止前進時應關閉發(fā)動機使車輛停下來2 座位 使座位保持斜面水平3 剎車 幫助車輛在下坡路面速度控制在標速內(nèi)4 立足處 放置雙腳圖 23 專用單軌車載客臺車. . . .學習資料 底盤專用單軌車底盤主要包括轉向架構架、走形輪輪系、懸架等結構。底盤系統(tǒng)采用壓型鋼板焊接構架，通過拉板彈簧式定位懸架連接走行輪軸。單軌車和軌道采用齒輪嚙合機構，同時選用 6206 深溝球軸承。同時構架上連接牽引裝置和導向輪及安全輪。各部分具體設計內(nèi)容請參見《專用單軌車輛系統(tǒng)方案的設計》第三章內(nèi)容。 軌道單軌車顧名思義，其軌道為單線型，軌道與車輛間通過摩擦實現(xiàn)行走。單軌車特殊的設計、運行形式，對軌道的各項性能提出了較高要求。軌道的尺寸設計等主要參數(shù)指標參見第四章。 支撐機構單軌車的支撐機構位于軌道與地面之間，起到支撐軌道、穩(wěn)定軌道的作用，其主要參數(shù)指標如表 25 所示。表 25 單軌車一支撐機構名稱 材料及規(guī)格主支柱 T 型止沉盤 球墨鑄鐵 其他裝置除上述牽引車、軌道、支撐機構、制動器等材料外，專用單軌車的機械構造中還包括一些作用十分重要的小零件，這些零件對于單軌車設備缺一不可。包括支柱掛鉤、U 型環(huán)、止沉盤、岔道、道路開閉器等。 [9]. . . .學習資料第三章 專用單軌車轉向結構設計專用單軌車輛在軌道上運行，行駛輪在軌道上面滾動運行，軌道左右的轉型加緊輪通過與軌道的配合保證單軌小車在運行和轉向時的平穩(wěn)，以及保證運輸小車在運行過程中不脫軌和不側倒。 專用單軌車輛車體概述車體是運載對象的承載體，對于旅客運輸而言是人，對于貨物運輸而言是貨品。車體的結構與設計對于旅客舒適性、貨物安全性等都有著十分重要的作用。 車體的功能要求專用車輛車體應具有以下功能：（1）運載功能。作為運載工具，客車需要為旅客提供乘坐的舒適的環(huán)境以及方便上下車的設施，機車或火車則為動力與控制裝置及其它設備或貨物提供足夠的裝載空間。（2）結構安全功能。車輛在運行中承受縱向、垂向、橫向以及扭轉等各種載荷，應具有減緩各種振動與噪聲、抵抗結構變形及提高耐久性以確保成員安全的能力。（3）良好的工藝性、可維修性和運行可靠性，以滿足軌道交通經(jīng)濟耐用與運行可靠的要求。（4）在確保結構安全的前提下降低車體自重。車體的功能主要通過承載結構、車輛設施、工業(yè)設計技術等得以實現(xiàn)。 [10] 車體結構的承載形式從結構強度的角度看，車體結構分為承載結構與非承載結構。承載結構是車體中抵抗外力和變形功能的部分，主要是車體的骨架和蒙版。非承載結構是指車門及操作機構、風道和座椅及其他內(nèi)裝等附件屬于車體結構但不參與承載的部分。軌道車輛車體承載結構通常是由質強比高、耐腐蝕性好的金屬材料制成的板梁通過焊接或鉚接等方法組成的結構，早期的軌道車輛多采用鋼材制成。在鑒定車體鋼結構強度時，車體承受各種載荷的取值、作用方式以及作用位置，都要符合設計與試驗規(guī)范規(guī)定的有關標準?？傮w而言，軌道車輛可歸納為整體承載型、側壁和底架共同承載型和底架（車架）承載型三類。. . . .學習資料 專用單軌車車體結構設計本課題研究并設計出以大興安嶺一帶為例的用于山地貨物運輸?shù)纳鷳B(tài)型單軌車，因此以運輸貨物為主，本節(jié)從結構和尺寸的確定以及材料選擇兩方面進行運貨臺車的設計。 結構和尺寸設計本設計采用底架承載式車身，根據(jù)貨物運輸重量和體積的要求確定車體尺寸，并在車體兩側各設有 3 個貨物支撐架。從經(jīng)濟性角度考慮，橫向設計 3 個支撐架。車體前部設有牽引裝置，為主連接鏈，與牽引車部分相連接。請參見表 31。表 31 專用單軌車車體結構和尺寸名稱 內(nèi)容 內(nèi)容 尺寸橫向支撐架 3 個 長度 2500mm縱向支撐架 6 個（每側車廂各 3 個） 寬度 1200mm牽引裝置 主牽引鏈 高度 1200mm為明確表征車體結構，筆者畫出專用單軌車輛的車體部分，見圖 31。零件圖見附件 2。. . . .學習資料圖 31 專用單軌車車體結構圖. . . .學習資料 材料選擇從承載強度和經(jīng)濟性角度考慮，車體材料選擇灰鑄鐵 HT150，表面刷有保護漆皮，可抗腐蝕，強度、剛度都能滿足承載的需求。其具體各項參數(shù)見表 32。表 32 灰鑄鐵 HT150 各性能參數(shù)內(nèi)容 數(shù)值熔點℃ 1200熱導率 W/(mK) 比熱容 J（Kg K） 密度 g/cm179。（t/cm 179。） 鑄件壁厚（mm） 2030最小抗拉強度 Mpa 130硬度 HB 110166彈性模量 E（Gpa） 115160切變模量 G（Gpa） 45泊松比 據(jù)圖計算，車身自重為 100kg。. . . .學習資料第四章 專用單軌車軌道設計單軌車和軌道的嚙合機構中軌道的寬度直接影響著軌道的鋪設難度和鋪設成本。專用單軌車的一個突出特點就是軌道鋪設簡單，因此單軌車可以到達任何地方。從另一個層面上講，單軌車軌道的鋪設也對環(huán)境有著重要關系，軌道過寬帶來鋪設成本和難度增加的同時，可能會對森林環(huán)境造成更大的破壞。除了以上兩點，單軌車的軌道寬度還對單軌車嚙合機構中的其它附屬機構的設計帶來相應的影響，例如和軌道嚙合的齒輪以及導向輪等都與軌道寬度有著直接關系。 軌道寬度設計軌道寬度過大會造成載荷分布不均，鋪設困難，影響靈活性等；過小又無法滿足專用單軌車的承載要求，因此設計合適的軌道寬度極其重要。本節(jié)從原則、參數(shù)確定和校核計算三方面確定軌道寬度。 設計原則本文遵循滿足安全性的前提下使軌道寬度盡量小的原則對軌道寬度進行設計，因此設計中主要以滿足強度要求為準則。主要從以下三個方面考慮。（1）專用單軌車運行的安全性、耐磨性、安裝、變形以及鋪設成本等因素，單軌車的軌道采用空心的正方形型鋼制造。（2）應用中軌道平面越寬軌道的剛度越大、承載能力越強，但是由于單軌車和軌道的嚙合屬于線性接觸，因此軌道平面越寬就會造成接觸線的載荷分布不均勻程度增加，這直接影響到單軌車運行的平穩(wěn)性，還會造成嚙合機構的磨損程度不均勻，從而加劇磨損減小單軌車嚙合機構的應用壽命。（3）軌道過寬將會帶來軌道鋪設難度的增大，還會影響到單軌車應用的靈活性和對環(huán)境的破壞程度等。 [11] 各參數(shù)確定以上述原則為基礎，山林地實際情況為依據(jù)，設計確定以下參數(shù)。其中，軌道采用空心正方形的型鋼制造，材料為 35 號鋼?？紤]到單軌車運行的安全性以及軌道鋪設的方便性，每相鄰的兩節(jié)軌道之間依靠內(nèi)嵌連接鋼套和螺栓連接，并且在每個軌道連接點附近都設有支撐點，以保證運行中軌道的平穩(wěn)性和安全性。表 41 為軌道各參數(shù)列表。單軌車車道受載情況如圖 41所示。. . . .學習資料表 41 軌道參數(shù)表名稱 字母 數(shù)值軌道寬度 H 待確定空心型鋼截面積 E 需參照校核結果與國外經(jīng)驗值確定空心型鋼壁厚 t 4mm（國外經(jīng)驗值）每段軌道長 L 3500mm車頭和貨車車廂的輪間距 W 1000mm每個貨車車廂輪組之間的距離 N 2022mm每節(jié)車身長度 2500車頭長度 800支撐點之間的跨度 l 1500mm圖 41 單軌車車道受載情況圖 載荷計算 剪力和彎矩計算從圖 41 中單軌車軌道的受載分析可以知道，軌道每兩個支撐點之間最多可以同時承載一組貨車車廂行走和車頭，因此設計時按照最大承載能力設計，如果運輸需要增加貨車車廂時保證軌道的承載能力在安全范圍，軌道不必要進行重新鋪設和改進，從而節(jié)省設計費用。當運行到如圖 41 所示的位置時，假設每節(jié)貨車的重心都在車廂的幾何中心，車頭的重心在車頭車輪. . . .學習資料組的中心，圖 42 所示是軌道所受載荷的簡化圖，每節(jié)軌道可以簡化為兩端固支的梁，除摩擦力以外由于軌道受到的都是平行于軌道橫截面的載荷，因此軌道只要滿足剪切強度和彎曲強度要求即可。圖 42 軌道兩支撐點間受力分析圖根據(jù)專用單軌車的技術說明，每節(jié)貨車自重 100kg，每節(jié)最大承載能力 500kg，車頭重150kg，那么在不考慮振動沖擊的情況下，則根據(jù)圖 中軌道所受的載荷可以建立如下所示的靜力平衡方程:∑ =0, (b+e)+ e 一 (a+b+e)=0mBP12RA∑ =0, (a+b+e) a (a+b)=0 (41)A1其中各參數(shù)表示變量如表 42 所示。表 42 各參數(shù)表示變量P1貨車車廂自重和載重量之和 RA支撐點 A 的支撐反力2單軌車車頭自重 B支撐點 B 的支撐反力通過求解方程(4l)可以得到軌道兩個支撐點 A、B 兩點的支撐反力分別為：=[ （b+e）+ e]/l =[ a+ （a+b）]/l （42）RA1P21P2以軌道的左支撐點 A 為坐標原點，選取坐標系如圖 42 中所示。來自于貨車車廂行走部幾何中心的集中力 P2 作用于點 C，來自于單軌車車頭的自重力 P1 作用于 D 點。軌道在 AC、CD、DB. . . .學習資料三段內(nèi)的剪力 Q 和彎矩 M 不能用同一方程式來表示，應分段考慮，在 AC 段內(nèi)取距離原點為 x 的任意截面，截面以左只有外力 RA，根據(jù)剪力和彎矩的計算方法和符號規(guī)則，求得這一截面上的Q 和 M 分別為:Q(x)=（ e+ b+ e）/l (0xa) (43)P12M(x)=（ e+ b+ e)x/l (0=x=a) (44)這就是在 AC 段內(nèi)的剪力方程和彎矩方程。如在 CD 段內(nèi)取距離左端為 x 的任意截面，則截面以左有 和 兩個外力，截面上的剪力和彎矩是：RA1Q(x)=( e 一 a)/l (ax(a+b)) （45）21M(x)=( e 一 a)x/l+ a (a=x=(a+b)) （46）P1這就是在 CD 段內(nèi)的剪力方程和彎矩方程。如在 DB 段內(nèi)取距離左端為 x 的任意截面則截面以左有和 、 和 三個外力截面上的剪力和彎矩是：RA12Q(x)=( e 一 a 一 l)/l ((a+b)xl) （47）12M(x)=( e 一 a 一 l)x/l+ a+ (a+b) ((a+b)=x=l) （48）P2P12依此方法即可求得整段軌道的剪力和彎矩圖分別如圖 43 和圖 44 中所示。圖 43 軌道兩個支撐點之間軌道的剪切力圖. . . .學習資料圖 44 軌道兩個支撐點之間軌道的受載彎矩圖 剪切強度校核圖 41 中，e 是單軌車頭行走部幾何中心輪支撐中心距軌道右端支撐點的距離∣BD∣。由式(43)可知，在 AC 段內(nèi)軌道的任意橫截面上的剪力皆為常數(shù)[(P1+P2)e+Pl]/，且符號為正，所以在 AC 段內(nèi)(0xa)，剪力圖在 x 軸上方且平行于 x 軸的直線(圖 43)。同理，可以根據(jù)式45)和式(47)作 CD 段內(nèi)和 DB 段內(nèi)的剪力圖如圖 42 中所示。從剪力圖中可以看出，當單軌車貨車車廂行使到右端輪支撐中心距離軌道左端為 a= 時(此時 e=)，最大剪力為∣Q∣max=[(P1+P2)+P1]/。根據(jù)圖 43 可以得到軌道承受的最大剪力為 Q=[(P1+P2)+Pl]/，根據(jù)強度要求軌道承受的最大剪切應力應該滿足如下的剪切強度要求:t=Q/E=[( + )+ ]/()[t] (49)P121其中，Pl=6000N（g 取 10N/m178。）是貨車車廂施加給軌道的集中力載荷 。P2=1500N 是車頭施加給軌道的集中力載荷。E 是空心正方形軌道的型鋼截面面積。[t]=147MPa 是軌道材料的許用剪切應力。則根據(jù)式(49)可以得到滿足剪切條件的最小空心型鋼截面面積為 E=178。，考慮到單軌車運行的穩(wěn)定性和軌道的磨損特性，借鑒國外經(jīng)驗和空心型鋼的標準，選取寬度 H=80mm，壁厚 t=4mm，截面積 E=178。的空心型鋼作為單軌車軌道，則 t=[t]，因此設計寬度滿足剪切強度要求。 [12]. . . .學習資