【文章內容簡介】 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 9 頁 車機卸貨，車輛結構要適應翻車機的要求。由于運輸的要求的不同，所以旅客車輛有硬坐、軟坐、硬臥、軟臥、餐車、行李車、郵政車、發(fā)電車、公務車等；貨車有平車、敞車、棚車、罐車、自翻車、漏斗車、保溫車、家禽車等，品種、類型繁多。由于鐵路車輛是編組成列運行，車輛與車輛之間有車鉤緩沖裝置便于列車編組、分解和調移，另外每輛車上均有各自的制動停車裝置，而制動緩解的操縱是在列車端部的機車上。因此車輛上的制動裝置應能使整列車輛互相配合，動作一致。 隨著社會的進步 ，運輸對車輛的要求越來越高，車輛上的各種裝備也越來越多，因此車輛的自重有越來越大。在同樣列車重量下所運的旅客和貨物就越少，從而增加運輸成本和制造成本。因此在車輛設計和制造時應采用新材料、新工藝、新結構來降低自重。 國內外貨車發(fā)展運用現狀 國外貨車 綜觀世界各國的鐵路運輸情況，世界各國貨車發(fā)展的趨勢主要是：不斷調整貨車車種的構成，以適應本國待運貨物的種類；加大載重量，改進車輛結構，減少制造和維修費用以提高鐵路貨運的經濟性。 根據承運貨物的種類和性質研制新型貨車 在研制新型貨 車時，各國注意到要最大限度地適應本國所運輸貨物的種類和性質，在最低的基建投資和運用費用下，盡量保證貨物的完整性。因此，世界各國所研制的車種不盡相同。比如法國的通用貨車數量較少，而向專業(yè)化貨車發(fā)展。法國研制了很多種專用貨車，如：用于運輸托盤貨物的全側門棚車；用于運輸冶金產品、鋼板卷和紙卷等重質貨物的活頂車；專運鋼板卷的鋼板卷運輸車；專供運輸標準尺寸鋼管和鑄鐵管的鋼管運輸車；裝運集裝箱的集裝箱平車以及運輸小轎車用的專用車等。德國的專用貨車也比較多，僅各型漏斗車就有 3萬多輛。美國的有蓋漏斗車近年來需求量也增大， 1995 年所占生產貨車的 30%。美國近年來貨車車種數量就近 1萬種。日本 1992 年貨車總數為 30000 輛，其中私有罐車占39%，石油罐車的運輸噸位占貨車運輸噸位的 32%，石油列車的運輸收入在日本 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 10 頁 國鐵貨物運輸中占主要地位。為了解決小汽車運輸上的問題，日本國鐵開發(fā)了小汽車運輸架的運輸系統。 除上述的各國的貨車情況，各國還研制了雙層集裝箱運輸車，關節(jié)式集裝箱運輸車等。目前美國、加拿大、墨西哥、日本、西歐和印度等國均開發(fā)了很多先進的車輛設備并研制了公路鐵路兩用車以提高運營能力。 提高車輛的每延米載重量， 開行重載列車，以提高鐵路的運輸能力 提高貨物列車重量，開行重載列車是提高鐵路運能的一項重要措施。而重載運輸因其運量大、效率高、運輸成本低而受到世界各國的廣泛重視，發(fā)展也很迅速。重載列車主要有單元式（以北美為代表）、整列式和組合式（以前蘇聯為代表）三種，列車重量在 5000t 以上。一些國家的單元式列車重量超過萬噸。美國開行的一種多單元運煤貨車組，由 5輛敞車通過鉸接式轉向架成為一體，車體間有一個鉸接轉向架連接，只在每年車組的兩段設立獨立轉向架和端墻，敞車車體之間取消端墻以充分利用端部空間，這樣可以使相同載 重的列車長短縮短30%，在與普通列車相同的情況下，鉸接式多單元列車可提高載重 30%。加拿大在上世紀 80年代末、 90 年代初開行的第 2 代單元列車，其基本單元是由無間隙牽引桿將 10 輛車連接成一個車輛組，以減小車輛間的縱向沖動。車輛組與車輛組之間用傳統的車鉤緩沖器相連，每 3 組車編掛于 1 臺可控制的機車之后，形成一個單元列車，還可以根據需要編成多單元列車。南非為開展重載運輸，除制造并采用載重量大的新型車輛外，也使用主機無線電遙控操縱同步補機法開行多機牽引的重載單元列車，在上世紀 80 年代中期，其重載列車長度已達 ，列車載重量為 10880t。重載運輸因列車重量大大高于普通貨物列車，因此對機車車輛及軌道結構等均提出更高的要求。 貨車大型化、增大每輛車的載重能力、提高貨車軸重是目前重載貨車發(fā)展的方向。美國鐵路采用的新造貨車車軸重都在 30t 以上，鋁合金敞車、高邊車等大型專用貨車車軸重高達 的車輛。 研究先進的車輛結構形式，應用高強度耐腐蝕鋼和鋁合金，減輕車輛自重等均是增加車輛載重量的途徑。［ 8］ 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 11 頁 國內貨車發(fā)展現狀簡述 自 20 世紀 80 年代改革開放以來，我國鐵路貨車呈現出了快速發(fā)展的良好勢頭?，F在，我 國擁有各型貨車約 62 萬輛，其中，國鐵貨車 53 萬輛。貨車軸重由建國初期的 11 t 普遍發(fā)展到 21 t ,新型貨車目前正在向 23 t 、 25 t 軸重發(fā)展。載重由 30 t 發(fā)展到 50 t 、 60 t ，進而發(fā)展到 70 t ，大秦線運煤專用敞車載重已經達到了 80 t 。貨車商業(yè)運營速度也從 70 年代的 70 km/ h～ 80 km/ h 提高到現在的 100 km/ h～ 120 km/ h 。貨車制動系統由 K2 、 GK 型三通閥，空重車手動調整，高磷閘瓦發(fā)展到性能優(yōu)良的 120 型控制閥、自動空重車調整裝置和高摩合成 閘瓦。車鉤也由強度較低的普通鑄鋼制造的 2 號、 13 號車鉤發(fā)展到由 C 級鋼、 E 級鋼制造的高強度 13A 型小間隙車鉤以及 E 級鋼材料的聯鎖型高強度16 號轉動車鉤、 17 號固定車鉤。緩沖器由小容量彈簧摩擦式的 1 號、 2 號，橡膠摩擦式的 MX — 1 型發(fā)展成大容量的彈簧摩擦式的 MT — 2 型 ,并正在研制性能優(yōu)良、容量更大的緩沖器。轉向架普遍采用 21 t 軸重、商業(yè)運營速度為 120 km/ h 的轉 K2 型轉向架或轉 K4 型轉向架 ,研制成功了 25 t 軸重的轉 K5 型轉向架和低動力型轉 K6 型轉架。時速 160 km 的高速貨車轉向架已經完成線路試驗，目前正在加緊研制 21 t 、 25 t 軸重的新型徑向轉向架。同時 ,鐵道部決定在 3 年～5 年內，將現有貨車裝用的轉 8A 型轉向架全部換裝為轉 K2 型轉向架，為今后幾年普遍開行 120 km/ h 貨物車創(chuàng)造條件。 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 12 頁 論文研究的主要內容及基本思路 設計的主要內容 對 70T 通用敞車進行總體設計，研究敞車的性能改善敞車現有狀況，以達到提高鐵路貨車的運營能力。 對敞車的主要結構車體、轉向架、車鉤緩沖裝置、制動裝置的主要性能參數和尺寸 進行設計計算。 設計思路 提出問題 — 分析問題 — 解決問題 — 得出結論 — 發(fā)展前景展望 1. 4 小結 本章主要說明本設計的背景、鐵路貨車發(fā)展現狀及基本思路。綜觀世界各國貨車發(fā)展情況，我國的貨車還有待很大的提高。 第 2 章 70T 通用敞車現狀及評述 我國敞車發(fā)展簡述 敞車作用 敞車是一種具有端、側壁而無車頂的車輛，主要供運送礦石、礦建物資、木材、鋼材等大宗貨物用，也可用來運送重量不大的機械設備。 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 13 頁 分類 按卸貨 方式不同可分為兩類：一類是適用于人工或機械裝卸作業(yè)的通用敞車；另一類是只適用于大型工礦企業(yè)、戰(zhàn)場、碼頭之間成列固定編組運輸、用翻車機卸貨的專用敞車。 敞車發(fā)展狀況 敞車約有 35 萬輛，占我國貨車總量的 60%。 20 世紀 50 年代，我國研制了底架承載結構的鋼架木墻的 C50 系列敞車，載重 50 t，底架長度 13 m。 60 年代研制了側壁承載結構的 C62 型、 C65 型敞車 ,載重達到了 60t ,由于 C62 型、C65 型敞車整體強度和剛度不足，運用初期就發(fā)生了端墻外脹、枕梁裂紋、端墻板、側墻板 腐蝕、大面積破損等問題，不得不進行加強改造。 70 年代初研制了鋼架木墻的 C62M 型敞車。 80 年代初，在 C62M 型敞車的基礎上研制了全鋼結構的 C62A 型敞車，該車采用普碳鋼制造，運用后基本適應了運輸發(fā)展要求，但存在著中立門鎖閉不可靠。80 年代末研制了 C64 型敞車，與 C62A 型車相比，該車端墻、上側梁、上端梁、車內連鐵等均有明顯改進，基本解決了我國敞車長期以來存在的慣性質量問題，是我國目前運用中技術狀態(tài)最好的主型敞車。 隨著我國鐵路貨車軸重由 21 t 向 23 t ～ 25 t 發(fā)展，目前推出了 C70 型敞車（圖 21）［ 1］。 1981 年，大秦運煤專線投入運營，我國研制了 C61型運煤專用敞車。 1987 年，又開發(fā)了 21 t 軸重的 C63 型敞車 (在 C63A 型車的基礎上增加了 4 個小側門 ) ，與 C61 型敞車相比，車輛定距加大到 7167 m，側墻剛度有所弱化，除枕柱為雙側柱外，其余部位為單側柱。采用了性能更好的控制型轉向架，并在國內首次采用了 16 號轉動車鉤和 17 號固定車鉤，適應了秦皇島 3 、4 期翻車機不摘鉤連續(xù)卸煤的要求，減少了卸煤時間，提高了運輸效率。在 2021 年以前，該車是大秦線的主型車， C63 型、 C63A 型敞車基本經受住了大秦線惡劣運用條件的考驗。為進一步提高大秦線的運輸力， 1998 年生產了 200 輛單浴盆式 C76 系列敞車。該車采用 25 t 軸重轉向架，每延米重達到了 8133 t 。按所用轉向架的不同，分為 C76A 型、 C76B 型和 C76C 型，其中 100 輛 C76A 型敞車采用 25 t 軸重低動力式中交叉轉向架 (株輛廠方案 ) ， 80 輛 C76B 型敞車采 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 14 頁 用 25 t 軸重低動力式下交叉轉向架， 20 輛 C76C 型敞車采用 25 t 軸重低動力式中交叉轉向架 (齊廠方案 ) 。 2021 年投入使用， 2021 年針對該批車在運用中出現的轉向架摩擦副異常磨耗、浴盆端部檢查作業(yè)空間小等問題，分別對這批車進行了改造。 2021 年年底 ,統圖后研制生產了 200 輛雙浴盆式 C76 型敞車。現在大秦線共有 400 輛 C76 系列敞車在運用中。 2021 年，我國又開發(fā)了 25 t 軸重、載重 80 t 的 C80型鋁合金運煤專用敞車。該車是我國貨車用材方面的一個突破，標志著我國已經掌握了貨車采用鋁合金板、型材的制造技術。計劃用 C80 型敞車替換現有的 21 t 軸重 C63 型和 C63A 型敞車 ,以提高大秦線的運煤能力。 圖 21 C70 型敞車 國外敞車現狀 美國 敞車已經 成功地 擴充了 它的制造和質量的分配 ，為 全球 貨 車 聯系進行了傳統 設計 。 我們的工程學和制造業(yè)職員密切地與我們的國際合伙 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 15 頁 人合作確保我們的國際產品運行在遇到的鐵路基礎建設各個不同部分如所期望的超過在世界各處。 負責質量制造的職員已經使 美國 敞車 成為用來拖煤的鋁 制 鐵路貨車的最大北美制造業(yè)者 .美國 貨車 現在 利 用在鋁 制機 車建 造 中的設計知識，提高的制造設備和 利用 無法 相比 的經驗擴 大 它的產品線 并 提供利益給客戶 。 JAIX 型敞車提供寬范圍的 貨車類型，其滿足 北美裝貨者煤 礦 ，谷粒和飼 料 ， 以及采礦 ，農業(yè)，森林和化學產品 的需要。制造時緊密地以按照設計來制造以確定通過設計，分析，模型設計，測試 ， 使生產快速，完善 和正確 。結構是高精度，強度大的，可靠的［ 2］。 小結 本章主要介紹我國敞車從 C50 的發(fā)展到現在新型的 C80發(fā)展情況，以及國外主要是美國敞車的現狀。我國現有的幾種通用敞車應該從提高車體的強度、可靠性方面改進以達到提高載重和速度的目的。 第 3 章 70T 通用敞車總體結構設計 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 16 頁 70T 通用敞車主要特點和結構 主要 用途 該車是供中國準軌鐵路使用，主要用于裝運煤炭、礦石、建材、機械設備、鋼材及木材等貨物的通用鐵路車輛，除能滿足人工裝卸外，還能適應翻車機等機械化卸車作業(yè)，并能適應解凍庫的要求。 主要特點 1. 采用屈服極限為 450MPa 的高強度鋼和新型中梁，載重大、自重輕；優(yōu)化了底架結構，提高了縱向承載能力，適應萬噸重載列車的運輸要求。 2. 車