【正文】 板將2塊隔板連在一起。 該車牽枕裝配為普通低合金鋼焊接結(jié)構(gòu)。上蓋板分成兩部分：伸出罐體的部分用lOmm厚的鋼板壓成L形。為了加強心盤座隔板處的連接剛度，此處的加強板是整塊的。后與加強板焊接。枕梁各板厚均為10mm。側(cè)梁用[160x63x6．5的槽鋼；端梁為5mm厚鋼板的壓牽引梁與端側(cè)梁焊成一體，組成一個包括端梁和枕梁在內(nèi)的牽引小底架，牽引梁上蓋板直接焊在罐體上。為解決心盤座隔板上端部裂紋的問題，后來又在心盤座隔板上加一小蓋板，各板的厚度均為lOmm。為進一步試驗研究無中梁罐車的結(jié)構(gòu)，還試制了五輛取消枕梁上蓋板，即枕梁腹板和枕梁側(cè)蓋板與罐體直接組焊點結(jié)構(gòu)。枕梁為單腹板結(jié)構(gòu)，包角92。上蓋板用。采用在心盤隔板上加焊350mmX350mm小蓋板的改進措施后又試制了5輛取消枕梁上蓋板的罐車，1年后檢查發(fā)現(xiàn)枕梁側(cè)蓋板上端與罐體的角焊縫存在毛細裂紋 。該車牽枕結(jié)構(gòu)設計充分借鑒了以往無中粱罐車的經(jīng)驗教訓，采用310型乙字型鋼、上心盤座和后從板座為整體B級鑄鋼結(jié)構(gòu)，加強了該部位的強度，枕梁采用單腹板，板厚10咖，包角120。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。為此西安廠對G70車出現(xiàn)的問題進行了認真的分析和研究，從設計、工藝、生產(chǎn)、原材料采購等方面查找原因，采用了有限元分析、焊接殘余應力實驗、線路動力學分析、結(jié)構(gòu)裝配應力實驗等計算和實驗手段進行了深入的研究，最終認為造成裂紋的原因是：1．焊接方法和施焊順序造成局部焊接應力較大造成的開裂：焊工的焊接質(zhì)量沒有達到圖紙要求，存在焊接缺陷。2．鑄造中夾渣、氣孔等缺陷的存在是裂紋產(chǎn)生的直接原因。牽枕結(jié)構(gòu)(見圖2—12)除牽引梁尾翼外，基本與G70型輕油罐車相同。 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)驗的基礎上，開發(fā)了一種更大容積、卸凈車高的新一代輕油罐車。尾部借鑒G17B型粘油罐車牽引梁形式，為圓弧過渡。 GL60K型瀝青罐車 2002年，西安廠首次研制開發(fā)了帶保溫層的無中梁瀝青罐車，為方便保溫層結(jié)構(gòu)的安裝，該車牽枕與G70型罐車類似，采用側(cè)蓋板結(jié)構(gòu)。從無中梁罐車的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀可以看出，我國無中梁牽枕結(jié)構(gòu)是在不斷的探索、實踐、借鑒、改進的過程中技術(shù)日漸成熟的。 我國罐車的不足由于中國鐵路長期受21t車輛軸重和線路、橋涵等基礎設施的限制，上世紀我國鐵路四軸通用貨車始終沒能真正實現(xiàn)重載運輸，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計用來裝運各種長、大、重貨物。目前的貨運能力只能滿足鐵路貨運需求總量的三分之一，運能嚴重不足。近幾年，隨著貨車用25t軸重轉(zhuǎn)向架、空重車自動調(diào)整裝置、不銹鋼制動管系、旋壓密封式制動缸、Nsw型手制動機、高磨合成閘瓦等新裝備、新技術(shù)不斷研發(fā)并推廣應用，鐵路實施技術(shù)引進和轉(zhuǎn)化的同時，花大力氣開展重載貨車的試驗論證和專題研究，不斷完善重載技術(shù)，并在大秦運煤專線上車先開行萬噸列車，實現(xiàn)特殊專線上貨運重載，為鐵路全面重載化積累經(jīng)驗。通過各貨車設計主導廠的努力，相繼開發(fā)了載重70t的敞車、平車、棚車等70t級貨車。我國從1958年由大連機車車輛廠試制出第一輛無底架輕油罐車以來，至今已有40年的歷史。目前，國內(nèi)鐵道罐車有60m179。、100m179。罐車正逐漸被70m179。100m179。與國外罐車相比，我國罐車仍存在較大差距，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：(1)罐車容積小，載重量小目前，60m179。載重25t。(2)罐車自重系數(shù)大，運輸效率低我國60m179。179。罐車自重相當。(3)罐車底架結(jié)構(gòu)落后由于罐體的剛度大，加上縱向還有二分之一的承載潛力未發(fā)揮，縱向載荷完全可以由罐體來承擔。而我國100m179。(4)鋼材強度低我國罐車的罐體材料主要是采用400MPa的16MnR，罐體直徑2800mm時，筒體壁厚20mm，封頭壁厚22mm，而日本采用400MPa的低合金高強鋼CF62，其壁厚分別為16mm和17mm。 我國罐車的發(fā)展趨勢在幾十年的發(fā)展過程中，我國罐車呈現(xiàn)出以下發(fā)展特點：1．容積增大，載重提高解放初期我國只能生產(chǎn)載重25t、179。、載重50t的罐車。目前我國生產(chǎn)的容積最大的罐車是GQ型液化氣體罐車，罐體為魚腹型，總?cè)莘e達110m179。如當前國內(nèi)鐵路用戶用于裝運汽油、甲醇介質(zhì)的罐車主要是以G70為代表的鐵路輕油罐車。179。2．罐體結(jié)構(gòu)逐步完善早期制造的罐體結(jié)構(gòu)均為搭接焊接,1957年以后采用了對接焊接結(jié)構(gòu)；1960年開始取消空氣包，改為無空氣包人孔結(jié)構(gòu)，改善了罐體的力學性能，方便了制造、檢修。但是，在罐體結(jié)構(gòu)上依然存在有待完善的地方。3．無中粱結(jié)構(gòu)成為主流無中梁罐車通過將罐體與牽枕有機地結(jié)合，充分利用罐體的剛度與強度，省掉了枕梁之間的中梁、罐帶等零部件，具有自重小、相對重心低、運行平穩(wěn)性好、便于制造和檢修等優(yōu)點。此后，除酸堿介質(zhì)外，無底架罐車的應用日益廣泛。4．零部件不斷完善加溫、排油、人孔、安全閥、外梯等罐車零部件結(jié)構(gòu)不斷改進、完善，技術(shù)性能不斷提高。目前，新造罐車的商業(yè)運營速度為120km/h。特別是近十幾年來，罐車得到了前所未有的發(fā)展，車型顯著增多，目前，我國鐵路罐車的車型數(shù)量已達100余種。 罐車的應用目前，罐車已經(jīng)在運輸上得到了廣泛的應用。北美鐵道車輛中罐車占七分之一。盡管通常罐車與危險品的運輸有關(guān)，但50％的貨物是非管制的食品和工業(yè)產(chǎn)品。罐車運輸已經(jīng)影響到我們生活的每一部分，對國民經(jīng)濟的發(fā)展有著重要的意義。由于貨物的品種繁多造成了罐車的結(jié)構(gòu)形式各異。根據(jù)承載構(gòu)件的形式，罐車結(jié)構(gòu)可分為：所有作用在車輛上的主要載荷由底架承受的有底架罐車，以及所有這些載荷均由罐體本身承受的無底架罐車；有空氣包、無空氣包罐車；上卸式和下卸式罐車。此外，和其它類型的車輛一樣，罐車也按軸數(shù)、載重量、罐體容積、設備、材料和罐體的制造方法以及其它特征來區(qū)分。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。解放初期我國只能生產(chǎn)載重25t、179。的全焊結(jié)構(gòu)罐車，以后又制造了有效容積60m179。載重63t的各種罐車。的GQ型液化氣體罐車，其罐體呈魚腹形。現(xiàn)在的標記載重量是以實際所裝運油類、酸堿類的比重計算的。因此，罐車的裝載能力以體積來度量更為合適。對于每一種規(guī)格的罐體，均有其容積折算表。由于罐體是一個臥式整體簡型結(jié)構(gòu)，具有較大的強度和剛度，罐體不但能承受所裝物體的重量，而且也可承擔作用在罐體上的縱向力。 主要性能及參數(shù) 主要性能及參數(shù)載重（t）70自重（t）自重系數(shù)總?cè)莘e（m179。）空容積與有效容積之比（%）2罐體內(nèi)經(jīng)（mm）3050車輛長度（mm）12216車輛最大寬度（mm）3320車輛最大高度（mm）4494車輛定距（mm）8050軸重（t）每延米載重（t）罐體工作壓力（MPa）商業(yè)運營速度（km/h）120通過最小曲線半徑(m)145車輛使用的環(huán)境溫度(℃)40~+50限界罐體結(jié)構(gòu)直錐圓截面斜底空車重心高（mm）1399重車重心高（mm）2266全車制動倍率全車制動率（定壓500 MPa）空車（%）重車（%） 主要結(jié)構(gòu)GQ70型大容積輕油罐車為無中梁全鋼焊接結(jié)構(gòu)，全車由罐體、牽枕、制動裝置、車鉤緩沖裝置、轉(zhuǎn)向架、側(cè)梯及操作臺等組成[9]。罐體材質(zhì)選用Q345A低合金鋼板，由上、下罐板與封頭組焊成直筒式結(jié)構(gòu)：罐體中部內(nèi)徑3150 mm，壁厚10 mm，材質(zhì)為Q345A；封頭為1：，內(nèi)徑為3050mm，壁厚10 mm， 材質(zhì)為Q295A。罐體頂部設置一個人孔，兩個呼吸式安全閥，底部設有聚液窩，罐體內(nèi)部設置內(nèi)梯，罐車一位端設置外梯，罐頂設有走板，人孔周圍設有工作臺及安全欄桿，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、枕梁和制動吊與罐體焊接。是由牽引梁、枕梁、側(cè)梁、端梁等零部件組成的焊接結(jié)構(gòu)，其中牽引梁采用09v材質(zhì)的310mm型乙字鋼，側(cè)梁采用Q235A材質(zhì)的160mm槽鋼，枕梁側(cè)柱采用美國鐵路罐車常用的鋼管支撐結(jié)構(gòu)，其余均為鋼材沖壓件，板材材質(zhì)為Q295A低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼。枕梁包角為120度，由下蓋板與單腹板組成變斷面“上”字形焊接結(jié)構(gòu)，其中，增厚枕梁腹板降低應力峰值，并提高對枕梁腹板與牽引梁腹板連接焊縫的質(zhì)量要求。圖22 牽枕裝配（主要由牽引梁裝配，枕梁裝配，邊梁裝配和端梁裝配等組成） 制動裝置設有風制動和手制動裝置。手制動機采用鐵道部推廣使用的NSW型手制動機。 車鉤緩沖裝置我國目前鐵路貨車車鉤主要有13號、13A型、16號和17號車鉤4種，其中16號和17號車鉤主要用于25噸軸重貨車，可不作考慮。我國21噸軸重通用貨車采用的緩沖器主要是ST型和MT3型緩沖器。但MT3型緩沖器性能較優(yōu)，可靠性高。圖23 鉤緩裝置（采用E級鋼17號車鉤及E級鋼鉤尾框，采用MT3型緩沖器） 轉(zhuǎn)向架我國原有貨車大量采用轉(zhuǎn)8A型轉(zhuǎn)向架，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、檢修方便。由于鐵道部招標車一般要求裝用轉(zhuǎn)K2或轉(zhuǎn)K4型轉(zhuǎn)向架，其配件供應充足，利于以后的管理與檢修。轉(zhuǎn)K2型轉(zhuǎn)向架在兩側(cè)架間安裝了彈性下交叉支撐裝置，交叉桿從搖枕下面穿過，4個端點用軸向橡膠墊與焊在側(cè)架上的支撐座連接。減振裝置裝用整體式斜楔，基礎制動裝置為中拉桿結(jié)構(gòu)，車體上拉桿越過搖枕與轉(zhuǎn)向架游動杠桿連接。裝用雙作用常接觸彈性旁承,采用高摩合成閘瓦。裝用類似客車轉(zhuǎn)向架的搖動臺擺式機構(gòu)，提高了車輛的橫向動力學性能，降低了輪軌間的磨耗，提高了車輛運行品質(zhì)。裝用常接觸式彈性旁承，上、下心盤之間安裝心盤磨耗盤，采用兩級剛度彈簧。鑒于此原因，在樣車試制中，優(yōu)先裝用了轉(zhuǎn)K2型轉(zhuǎn)向架。圖25 安全附件 罐體的受力分析對罐車進行傳統(tǒng)設計首先需對其工作的載荷狀況進行分析。2．縱向液體沖擊力由于縱向慣性力造成液體沖擊的結(jié)果。（縱向力是指列車在各種運動狀態(tài)時車輛間所產(chǎn)生的壓縮和拉伸的力， 在計算和試驗一般客車強度時，僅按第一工況的載荷組合方式進行，貨車必須按第一種工況和第二種工況的載荷組合方式進行。貨車的走行部分和車體構(gòu)件都必須考慮車體總重(車體靜載重與車體自重之和)所產(chǎn)生的慣性力的影響，該慣性力沿車體縱向作用在車體( 包括貨物) 的重心處，其大小按式() 計算 ()式中 Ng 車體總重產(chǎn)生的慣性力，kN由這兩種作用方式產(chǎn)生的應力分別與垂向靜載荷產(chǎn)生的應力相加(裝運散粒貨物的車輛還應加上側(cè)壓力產(chǎn)生的應力) 其和不得大于第二工況許用應力()計算重載貨車和高速客車時，其第二工況最大縱向壓縮力 Nx 允許依列車所用機車(或組)的最大起動牽引力按附錄 F(提示的附錄)所推薦的方法加以確定。因此內(nèi)壓力的計算值為或。應該注意到壓力達到按()式所示數(shù)值只是在承受慣性力作用的端板附近。因為力可以改變自己的方向，所以假定罐體任意截面上的最大計算壓力按下式確定： （）式中——由罐體端板到所研究的截面的距離，其變化范圍從0到；——罐體圓筒部分的長度。 外部過壓力在罐體內(nèi)出現(xiàn)負壓(真空)時，罐體承受外部空氣的大氣壓力，這是由于蒸罐之后蒸汽凝結(jié)成液體，或是在沒有打開人孔蓋的情況下進行卸貨的結(jié)果。 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)垂直動載荷 （）式中——垂直動荷系數(shù)。對于變剛度彈簧，靜撓度值為垂向靜載荷與相應載荷下的彈簧剛度之比)，mm；——車輛的構(gòu)造速度（試驗速度是可以超過構(gòu)造速度的，是一種試驗工況下的運行速度。載荷的總和為 （）在第一工況下，其垂直動載荷很小，可不予考慮。在計算離心慣性力時，建議將車體和轉(zhuǎn)向架分別加以考慮。為了簡化計算，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。風力合力作用于投影面積的形心上，單位風壓力可取540Pa。垂向載荷增加數(shù)值：貨車為垂向靜載荷的10％，％。在有底架的罐車中，罐體以其兩端自由地支持在底架上，縱向載荷由底架承受，只是部分地傳給位于罐體中部的罐體與底架的固結(jié)處。罐體受內(nèi)壓P的作用所引起的應力，可以按照殼體無矩理論的公式來計算。圖26 罐體計算簡圖罐體圓筒部分的薄膜應力為：在橫向截面I—I內(nèi)（）[12] （）在縱向截面II—II內(nèi)(沿母線的截面) （）式中——罐體圓筒部分的半徑和壁厚。把相應的R和h值代入這些公式中就可以確定罐體中的薄膜應力。在罐體具有局部彎曲的那些地方，局部彎曲所引起的應力相當大，因此應當加以考慮。罐體圓筒部分與端板連接處的局部應力計算，可按結(jié)構(gòu)力學的方法與薄殼理論相結(jié)合的方法來進行。作用在罐體上的垂直載荷可以看作均布載荷，其載荷強度為： （）公式中所用的符號含義同前，并且對于第一載荷工況，如前