（机械电子工程专业论文）内昆线160t救援铁路起重机整车吊复可视化仿真.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 曼曼曼皇曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼量曼曼曼! 曼曼曼曼曼! 曼曼曼! 曼曼皇曼! ! 曼曼曼! ! ! ! ! 曼曼曼! 蔓! 曼! ! ! 1 1 _ i 曼! 舅蔓 摘要 铁路运输是国民经济的大动脉，铁路运输安全是铁路运输工作的重中之重，保证铁 路行车安全是一项庞大的系统工程，铁路行车事故救援则是该系统工程的一个子系统， 在铁路运输中起着非常重要的作用。铁路救援起重机是用于铁路事故救援工作中吊复 作业，是保障国民经济大动脉畅通无阻的重要设备。它在处理行车事故、起复颠覆车 辆、消除线路障碍、缩短行车中断时间的铁路救援作业中起着决定性作用。1 6 0 t 伸缩 臂式铁路救援起重机是国内标准轨距铁路使用的最大吨位铁路起重机。该机首次在国 内全液压式铁路起重机上采用双柴油机的传动形式，可靠性更强，尤其有利于救援工 作。同时具有设计合理、作用可靠、动作灵活、经济技术指标先进、辅助时间短、操 作简单、维修方便等特点。 文中以1 6 0 t 伸缩臂式铁路救援起重机的p r o e 建模、装配、仿真及软件系统设计、 数据库设计为基础，对1 6 0 t 伸缩臂式铁路救援起重机的在铁路救援中整车吊复进行可 视化仿真，文中的建模结构设计软件采用p r o e w i i d f i r e4 0 ，每个吊车部件均按照 n s l 6 0 1 c 型伸缩臂式铁路起重机使用说明书中具体尺寸标准进行设计，在部件装配 中根据仿真过程中的要求，分别采用固定和连接二种装配形式进行装配，软件系统设 计中采用v s 2 0 0 5 n e t 中的v b 2 0 0 5 n e t 进行软件系统设计，数据库系统设计采用 s q l s e r v e r 2 0 0 5 进行数据库结构设计，最后通过软件系统在数据库的底层支持下对铁路 救援中的一些现场参数进行输入，在p r o e w iid f i r e4 0 下进行可视化仿真，通过仿真 进行吊车吊臂的力性能校验、整车吊复的三维动画模拟、干涉校验以及动画仿真后的 数据反馈和交互性等。 救援方案最优化分析、p r o e w ii d f i r e4 0 救援可视化仿真和通过仿真后数据反馈 和交互性后的实用的救援方案数据大大提高了铁路救援工作的准确性、高效性和快捷 性。救援技术人员就能通过可视化仿真后得到的最优化救援方案进行救援工作。因此 本文提出了一种最优化救援方案的设计方法。 关键词：铁路救援起重机；p r o e ；v b n e t ；s q l s e r v e r ；最优化救援方案 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 i 页 1 a b s t r a c t r a i l w a yt r a n s p o r t a t i o ni st h ea r t e r yo fn a t i o n a le c o n o m y , a n dt h es a f e t yo ft h er a i l w a y t r a n s p o r t a t i o n i sm ep n 嘶t y i ti sac o m p l e xe n g i n e e r i n gs y s t e mt og u a r a n t e et h er a i l w a y s a f e t y , w h i l et h er e s c u ea tr a i l w a yt r a f f i ca c c i d e n t si s as u b s y s t e m ，w h i c hp l a y sav e r y i m p o r t a n tr o l ei nt h es a f er u no fr a i l w a y t h er a i l w a y c r a n ei sak i n do fi m p o r t a n te q u i p m e n t u s e di nr e s c u eo p e r a t i o n sa tr a i l w a yt r a f f i ca c c i d e n t st oe n s u r et h es m o o t hd e v e l o p m e n to f t h en a t i o n a le c o n o m y i tp l a y sad e c i s i v er o l ei ns u c hr a i l w a yr e s c u ew o r ka st h et r e a t m e n t ， l i f t i n gu po v e r t u r n e dv e h i c l e s ，e l i m i n a t i n gt h ec i r c u i t r yo b s t a c l e sa n ds h o r t e n i n gt h et i m eo f r a i l w a yt r a f f i cd i s r u p t i o ni nt h er e s c u eo p e r a t i o n s t h e16 0 tr a i l w a y c y l a n et e l e s c o p i cb o o m s i nc h i n ai st h el a r g e s tr a i l w a ys t a n d a r dg a u g eu s e dt o n n a g er a i l w a yc r a n e i ti st h ef i r s tt y p e o fd o m e s t i ch y d r a u l i cm a c h i n et oa d o p td o u b l et r a n s m i s s i o nd i e s e le n g i n e s ，w i t hg r e a t e r r e l i a b i l i t y , w h i c hi se s p e c i a l l yu s e f u lf o rr e s c u ew o r k w i t h i t sr e a s o n a b l ed e s i g n ，i ti sq u i t e r e l i a b l ea n df l e x i b l e 。i ta l s oh a sa d v a n c e de c o n o m i ci n d i c e sa sw e l la sas h o r tp r e r u n n i n g t i m e i ti se a s yt oo p e r a t ea n dm a i n t a i n b a s e do nt h em o d e l i n g , a s s e m b l i n g , s i m u l a t i o na n ds o f t w a r es y s t e md e s i g n ，d a t a b a s e d e s i g n ，av i s u a ls i m u l m i o no f t h e16 0 tr a i l w a yc r a n er e s c u i n gv e h i c l e si na c c i d e n t sw i t ht h e h e l po ft h es o f t - w a r ep r o e w i l d f i r e4 0i sd o n ei nt h i sp a p e r t h em e a s u r e m e n t so f e a c hp a r to f t h ec r a n ei sm a d ea c c o r d i n gt oi t si n s t r u c t i o n t h ea u t h o rb a s e dh i sa s s e m b l yo i lw h a ti s r e q u i r e di nt h ep r o c e s so fp u r i n ge a c hp a r tt o g e t h e rb yf i x i n ga n dc o n n e c t i n g v b 2 0 0 5 n e t i nv s 2 0 0 5 n e tm a k e su pt h ed e s i g no ft h es o f t w a r es y s t e m ，w h i l es q l s e r v e r 2 0 0 5 c o n t r i b u t e st od a t a b a s es t r u c t u r ed e s i g n 。f i n a l l y , c o m e st h ev i s u a ls i m u l a t i o no ft h er e s c u e s c e n et h r o u g ht h ei n p u to fs o m ed a t a b ym e a n so fs u c hv i s u a l l ys i m u l a t i n g ，t h ea u t h o r a i m e dt ot e s tt h ec r a n e ss t r e n g t hi nt h ep e r f o r m a n c e so fv e h i c l ec a l i b r a t i o n ，i n t e r f e r e n c ea n d c a l i b r a t i o nd a t aa f t e rt h ef e e d b a c ka n di n t e r a c t i v i t ye t c a no p t i m a la n a l y s i so ft h er e s c u es c h e m e ，a l o n gw i t hav i s u a ls i m u l a t i o no ft h e r e s c u e w i t ht h ea i do ft h es o f t w a r ep r o e w i l d f i r e4 0g r e a t l yi m p r o v et h ea c c u r a c y , e f f i c i e n c ya n d s p e e do fr a i l w a yr e s c u ew o r k b e s i d e s ，t h es i m u l a t e dd a t af e e d b a c ka n dp r a c t i c a lr e s c u e s c h e m e si m p r o v et h ec h a n c eo fs u c c e s s f u lr a i l w a yr e s c u ew o r k r e s c u et e c h n i c a lp e r s o n n e l c a nc a r r yo u tt h eb e s tr e s c u es c h e m et h r o u g ht h i sv i s u a ls i m u l a t i o n am e t h o do fd e s i g n i n g o p t i m a lr e s c u es c h e m ei sp r e s e n t e di nt h i sp a p e r 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i i 页 k e yw o r d s ：r a i l w a yc r a n e ；p r o e ； v b n e t ； s q l s e r v e r ；o p t i m i z a t i o ns c h e m e r e s c u e 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授 权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密叼，使用本授权书。 ( 请在以上方框内打“) 学位论文作者签名：萄岳 指导老师签名： 陛磁 日期：如 歹弓日期：肋厂。 尹7 西南交通大学硕士学位论文主要工作( 贡献) 声明 本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下： 通过对1 6 0 t 铁路起重机整车吊复的可视化仿真，实现了铁路救援工作的参数 化和模拟化，根据救援现场采集的数据，如钢轨坡度、由于地形限制能够达到的最 大回转角度、出事机车重心离钢轨的距离、出事机车的机型等，通过模拟输入界面， 输入参数后，通过逻辑判断，确定出使用何种工况，以及吊车的回转中心离出事机 车重心垂直的钢轨的距离，和打支腿的幅度等。并通过p r o e 根据确定的数据进行 可视化仿真，包括救援工作的动态模拟、吊车吊臂的力性能校验、干涉校验等。最 后得到仿真后可行的数据，吊车司机就可按照这些可行的数据进行救援吊复工作， 提高了铁路救援工作的准确性、高效性和快捷性。 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成 果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰 写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。 本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。 文名啼在 日期：加多弓j v l u ) ， 塑里耋塑查兰至圭至至兰茎堡堡圣篁! 至 第1 章绪论 1 1 1 6 0 t 伸缩臂式铁路救援起重机简介 n s l 6 0 1 c 型伸缩臂式铁路起重机( 图卜1 ) 是由齐齐哈尔铁路车辆( 集团) 有限责 任公司设计、制造，是适合于国内标准轨距铁路使用的大吨位铁路起重机。该机首次 在国内全液压式铁路起重机上采用双柴油机的传动形式，可靠性更强，尤其有利于救 援工作。同时具有设计合理、作用可靠、动作灵活、经济技术指标先进、辅助时间短、 操作简单、维修方便等特点。 图卜1n s l 6 0 1 c 型伸缩臂式铁路起重机 本机以柴油机为动力，采用液压传动 n s l 6 0 1 c 型1 6 0 t 伸缩臂式铁路起重机 在原n s l 6 0 1 型1 6 0 t 伸缩臂式铁路起重机的 基础上，根据用户提出的要求及电气化线路 救援工作的实际要求，进行了改进。该机主 要使用于铁路机车车辆事故救援、大型货物 装卸、重型设备安装等工作，尤其在山区隧 道内，电气化铁路接触网下作业性能十分优 越。 为全回转、伸缩式吊臂的标准轨距铁路起 重机该机产最大起重量为1 6 0 t ，最大起重力距为1 4 4 0 tm ，本机具有在电气化铁路接 触网下，桥粱上，隧道内进行作业的能力，回送速度 2 0 k m h ，其结构合理，技术性能 先进，使用灵活方便，工作安全可靠，是我国目前铁路起重机中，起重力距最大，吊 臂最长的伸缩臂式铁路起重机，主要用于铁路线上机车车辆颠覆、脱轨等事故的救援 工作。 主要特点：该机是以两台同等功率的柴油机为动力、全回转、液压传动、三节伸 缩式吊臂的铁路起重机。晟大起重吨位1 6 0 t ，吊臂全伸长度为2 75 m ，是目前我国起重 吨位最大、吊臂最长、工作速度最快的伸缩臂式铁路起重机。该机具有回转半径大、 起升高度高、操作方便、救援速度快等特点。即可采用双柴油机同时工作，又可单机 工作。 主要用途：该机主要用于铁路机车车辆颠覆和脱轨事故救援、重大货物装卸、建 筑构件与设备安装，其特点是适合于接触网下、桥隧内的事故救援工作。 主要技术参数如表卜1 所示 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 i ii iji im _ _ j 表1 - 1 主要技术参数 最大起重量( t ) 1 6 0 重载起升速度( m r a m ) 3 5 空载起升速度( m r a i n ) 1 2回转速度( r r a i n )l 自力走行速度( 1 1 1 5 如不考虑附加载重和坡度影响时，起重机的载重和坡度影响时，起重机的载重稳 定系数k ：1 4 ，即 k ：鲤尘1 4 q ( 口一6 ) 自重稳定性计算如下( 参见图3 - 2 ) ： 一 k ，：g ( b - c ) c o s a - h , s i n a 1 4 p 2 式中g 一起重机重量( k g ) ； q 一起重机的起升载荷重量( m ) ； 口一吊重中心到轨距中心的距离( m ) ； b 一倾覆边缘到轨距中心的距离( m ) ； c 起重机重心到转台回转中心的水平距离( m ) ； 日一吊臂端部到吊重中心的距离( m ) ； 办一吊臂端部到支撑平面的距离( m ) ； 忽一起重机重心到支撑平面的距离( m ) ； v 一吊重升降速度( m s ) ； 刀起重机的回转速度( r m i n ) ； g 一重力加速度( 9 8 1 m s 2 ) ； f 一起重机制动时间( s ) ； 一犷轨道坡度或起重机倾斜角； 形一工作状态时作用在起重机上的风载( k g ) ； 形一作用在吊重上的风载( k g ) ； 职一非工作状态时作用在起重机上的风载( k g ) ； p 一自缈作用线至倾覆边缘的垂直距离( m ) ： p ，一自职作用线至支撑面的垂直距离( m ) ；、 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 8 页 3 2 用吊索具 图3 - 1 载重稳定性计算简图 图3 2自重稳定性计算简图 在吊复法作业中，有两类常用吊索：一是用于捆绑、搬运和提升被吊物体的吊索， 如钢丝绳、链条、尼龙绳、合成纤维带等；二是与起重机配套的、用于起升机构工作 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 9 页 的吊索，如卷筒吊索。1 6 0 t 铁路救援起重机在铁路救援工作中常用的是第一类吊索具。 3 2 1 钢丝绳 钢丝绳又称钢索，它由高强度碳素钢丝捻制而成。具有断面相等、强度高、耐磨 损、自重轻、成本低等优点，是起重吊装工作及吊复法作业中最常用的吊索之一。 3 2 1 1钢丝绳分类与结构形式 钢丝绳是由几股钢丝子绳与一根植物纤维绳芯捻成的。而每一股钢丝子绳又是由 许多根直径为0 3 , - 一3 m m 的钢丝组成的。吊复法作业中最常用的是由每股1 9 根、3 7 根、 6 l 根钢丝子绳组成的吊索。一般而言，每股的钢丝丝数越多，钢丝绳的柔软性越好。 钢丝绳的种类很多，根据它们的结构形式大致可分为：普通式、复合式、闭合式 三种。复合式钢丝绳是由不等径钢丝分6 股或多股与根或多根有机或无机芯捻制而 成的。它的结构紧凑，强度高，耐磨性好，但制造困难，造价高，一般用于起重速度 快的机械上。闭合式钢丝绳是由外层异形钢丝，内包一束等径钢丝，采用特殊方法捻 制而成的。它的结构紧密，强度高，耐磨损，表面光滑，但柔性不好，不易弯曲。这 种钢丝绳一般用于缆索式起重机。 普通式钢丝绳是由等径钢丝6 股与根含油有机芯捻制而成的。虽然它的性能不及复 合式钢丝绳，但是因其自重较轻、价格低廉，故广泛用于起重吊装工作及吊复作业中。 3 1 2 1 2 钢丝绳的破坏形式 在救援吊复作业中，稍有疏忽就会使钢丝绳损坏。因此。应根据钢丝绳的破坏现 象，分析原因，找出导致破坏的主要因素，以提高钢丝绳的使用寿命，保证作业安全。 在吊复法作业中，钢丝绳在工作时要进出滑轮或卷筒作弯绕。钢丝绳除受拉应力外， 还要受接触应力和弯曲应力。尤其是后两者的脉动特性，易引起金属疲劳，导致破坏。 理论和实践证明，这种多次弯曲造成的弯曲疲劳是钢丝绳的主要破坏形式。破坏机理 是，钢丝绳多次弯曲后，其表面钢丝发生弯曲疲劳和磨损，表面层的钢丝逐渐折断； 折断的钢丝数越多，其他未断钢丝的拉力就越大，疲劳与磨损越剧烈，使断丝速度加 快。当断丝发展到一定程度，削减了钢丝绳的安全系数时，钢丝绳便破坏报废。从破 坏形式来分析，钢丝绳在吊复法作业中的受力是十分复杂的，是拉应力、弯曲应力和 各单根钢丝与钢丝股之间摩擦力组合相关联的一种合成应力。因此在实践中，钢丝绳 的应力计算是采用分析法近似求得的。 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 0 页 3 2 1 3 钢丝绳的计算 钢丝绳的计算包括滑轮与钢丝绳直径比例参数，钢丝绳的安全系数，抗拉强度的 吊索计算。 钢丝绳通过滑轮或卷筒时，外部的钢丝受到摩擦，因而造成钢丝绳总强度的降低。 钢丝绳的寿命随它的弯曲次数而变化，取与d 最大d 或d 最小t 有关( d 毫大为滑轮或卷 筒的最大直径；d 鲁，l 、为滑轮或卷筒的最小直径；d 为钢丝绳直径；f 为钢丝直径) 。 在相同的比率时，钢丝绳有使用寿命与它的弯曲次数成反比。因此钢丝绳使用时， 不能过度弯曲且弯曲半径不能过小。 滑轮与钢丝绳直径比例参数见表3 2 。 表3 2 滑轮与钢丝绳直径比例参数 机械种类使用情况滑轮与钢丝绳直径比 手动 d 1 6 d 桅杆式、汽车式、履带轻型d 1 6 d 式起重机及一般起重机机动中型 d 1 8 d 重型 d 2 0 d 手动 d 18 d 轻型d 2 0 d 其它形式的起重机 机动中型 d 2 5 d 重型 d 3 0 d 1 t 以下手动卷扬机 d 1 2 d 一类轻型 d 2 0 d 带抓斗的起重机 二类重型 d 3 0 d 钢丝绳缠绕滑轮或滚筒时的最小直径按下式计算： d p l e 2 d 式中d 一滑轮或卷筒直径( m m ) ； e ，一起重机工况系数：手动和轻型工作机构为1 6 ，中型工作机构为1 8 ， 重型工作机构为2 0 ； e ，一根据钢丝绳结构决定的系数：交互捻为1 0 ，同向捻为0 9 ； d 一钢丝绳直径( m m ) ； 在起重吊装工作中一般采用d ( 1 6 - - 2 0 ) d 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 1 页 与普通起重机械工作特性的不同点在于，因吊复法作业属于工程抢险性质，每年 使用的起重机和吊索具工作次数有限，每次的工作时间不长，并且满载工作的次数不 多。此外，因工程抢险时救援设备、器材大多需要靠人力搬运，为了降低设备自重， 对吊复法作业使用的起重机械一般采用较小的d 值，对吊索具一般采用d 5 d 。比如 利用承吊销和4 3 m m 的钢丝绳起吊机车，承吊销与钢丝绳的接触处设计成2 0 0 r a m 的直径 即可。 合理正确地选择安全系数是选择和计算钢丝绳的重要前提。选择原则是，首先要 保证安全可靠，然后要考虑节约和降低成本。 根据前面的分析，钢丝绳的受力情况十分复杂，其破坏是由冲击载荷和因反复出 现拉伸、弯曲引起的疲劳造成的。因此安全系数与牵引性质、操作方法、滑轮直径d 与 钢丝绳直径d 的比值以及机构工作的繁忙程度有关。如果工作繁忙，滑轮直径较小， 则应取较大的安全系数；反之取较小值。钢丝绳安全系数k 的国家标准如表3 3 所示。 表3 - 3 钢丝绳安全系数 起重机类型 使用情况钢丝绳安全系数 手动 4 5 桅杆式、汽车式、履带轻型5 式起重机及一般起重机机动中型 5 5 重型 6 l t 以下手动卷扬机 4 缆索式起重机承担重量的钢丝绳 3 5 支承动臂 4 起重机自身安装用 2 5 各种用途的钢丝绳缆风绳 3 5 吊挂和捆绑用 6 运输热金属、易燃物、爆炸物 6 钢丝绳的破坏拉力是关系到安全作业的重要数据，一般整根钢丝绳的实际破断拉 力与组成钢丝绳的各根钢丝的破断拉力之和并不相等，相差的数值就是捻制丝的削弱 值，具体数值随钢丝绳的结构而定。制造厂提供的数据一般为钢丝破断拉力总和尸， 它与折减系数痧的乘积才是钢丝绳的最小破断拉力。钢丝绳的破断拉力由下式决定： p 。= p 矽 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 2 页 式中尸。钢丝绳最小破断拉力( n ) ； p 一钢丝绳破断拉力总和( n ) ； 矽一折减系数，对普通6 x1 9 + 1 钢丝绳，矽= 0 8 5 ，对6 x 3 7 + 1 钢丝绳，矽= o 8 2 。 钢丝绳的许用拉力，在起重吊装和吊复法作业中，为安全可靠起见，在选择钢丝 绳时要考虑安全系数。钢丝绳许用拉力按下式计算； s = 尸k 式中s 一钢丝绳的许用拉力( n ) ； p 钢丝绳最小破断拉力( n ) ； k 一安全系数，见表3 - 2 - 2 。 有时在救援现场因查表不方便，可用下式估算钢丝绳的破断拉力； p = 5 0 d 2 式中d 钢丝绳的直径( m m ) ； 尸钢丝绳最小破断拉力( n ) ； 3 3吊索承载能力的计算 在吊复法作业中，常用钢丝绳、链条、钢丝绳与链条组合或合成纤维吊带制成吊 索( 或称为千斤绳) 。吊索应用将被吊物体连接在吊钩、吊销上，或用来捆绑、加固被 吊物体。在救援工作中，吊索应用得十分普遍。 根据具体情况，吊索在使用时可以采用单只、两只、四只或多只的形式。吊索的 选择和计算应根据所吊物体的重量、吊索的根数和吊索与水平面的夹角越大，吊索的 内力越小；反之，夹角越小，吊索的内力越大，而且它的水平分力还会对被吊物体产生 很大的压力。所以在起吊作业时，吊索最理想的状态是垂直受力，使用时一般将夹角 控制在4 5 。 - - 6 0 。之间。吊索的拉力按下式计算： s ：卫 生 1 s i nbk 式中s 一1 根吊索的许用拉力； p 一被吊物体的质量； ，z 一吊索的根数； 一吊索与水平面的夹角； q 一被吊物体的质量； 尸钢丝绳的破断拉力； k 钥丝绳的安全系数，足的选取见表3 - 3 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 3 页 a 5t 10t lt 图3 - 3 夹角与吊索承载能力的关系 不同夹角对吊索载重能力的影响见图3 3 所示。 从图中可能看出在不同夹角夕时，对吊索载重能力的影响。角越小，吊索分支 受到的压力就越大，承载能力就越小；反之越大，吊索分支的的承载能力就越大。 为方便计算，可参考表3 4 决定1 s i n 值；参考表3 5 ，根据吊索直径来决定被 吊物体的重量。 表3 4 1 s i n 值 糸k 、 7、 b i5 t l 5 t 5 t pe 简 图 移， f 5 t b9 0 。6 0 。4 5 。 3 0 。 1 s i n8 1 s i n 9 0 。= 11 s i n 6 0 。= 1 1 6l s i n 4 5 。= 1 4 1 41 s i n 3 0 。= 2 qh 5 2 = 2 52 52 52 5 每根吊索的拉力 s ：旦 2 5 ( 2 5 k n )2 9 ( 2 9 k n )3 5 4 ( 3 5 4 k n )5 0 ( 5 0 k n ) ，z s i n c o s 6 0 。= 0 5c o s 4 5 。= 0 7 0 7c o s 6 0 。= 0 8 6 6 吊索水平分力 c o s 9 0 。= 0 h = 1 4 5h = 2 5 1h = 4 3 3 h = s c o s f l h = o ( o ) ( 14 5 k n )( 2 5 1 k n ) ( 4 3 3 k n ) 固 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 4 页 表3 - 5 根据吊索直径来决定被吊物体的重量 钢丝绳 川 人瓜 直径 ( 1 1 1 1 3 3 ) l24 6 0 。4 5 。3 0 。6 0 。4 5 。3 0 。 允许吊起最大重量( t ) 9 30 61 32 61 10 9o 62 21 8 1 3 11 o0 91 73 51 51 20 93 02 51 7 1 2 5 1 1 2 34 52 01 61 1 3 9 3 22 3 1 4 01 42 95 82 52 0 1 4 5 o 4 12 9 1 5 51 83 57 13 12 51 86 15 o3 5 1 7 02 14 38 63 73 o2 17 46 14 3 1 8 5 2 6 5 1 1 0 2 4 43 62 68 87 25 1 2 0 o3 06 o1 2 o5 24 23 01 0 48 5 6 0 2 1 53 57 01 3 96 04 93 51 2 09 87 o 2 3 o 4 08 01 6 o6 95 64 01 3 81 1 38 0 2 4 54 59 11 8 27 9 6 44 5 1 5 7 1 2 99 1 2 6 o5 11 0 32 0 。58 97 25 11 7 81 4 51 0 3 2 8 05 81 1 52 3 o1 0 08 15 81 9 91 6 31 1 5 3 1 o7 1 1 4 22 8 41 2 3l o o7 12 4 62 0 11 4 2 3 4 08 61 7 23 4 41 4 91 2 18 62 9 82 4 3 1 7 2 3 7 o1 0 22 0 44 0 81 7 71 4 51 0 23 5 42 8 92 0 4 4 0 01 2 02 4 o4 8 02 0 81 7 o1 2 o4 1 53 3 92 4 o 4 3 01 3 92 7 85 5 62 4 11 9 71 3 94 8 23 9 42 7 8 4 6 01 6 0 3 2 o 6 4 02 7 62 2 6 1 6 0 5 5 3 4 5 23 2 o 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 5 页 3 4n s l6 0 1c 型铁路起重机最优吊复方案 n s l 6 0 1 c 型铁路起重机是铁道部齐齐哈尔车辆厂生产的伸缩臂、全液压、全回转、 双柴油机驱动的自行式铁路起重机。是在原n s l 6 0 1 型1 6 0 t 伸缩臂式铁路起重机基础 上改进设计的产品。该机的最大起重量为1 6 0 t ，最大起重力矩为1 4 4 0 t 阴。本机具有 在电气化铁路接触网下、桥梁上、隧道内进行作业的能力，这一点是定长臂铁路起重 机所无法比拟的。本机回送速度1 2 0 k m h ，适应现代铁路救援的要求。 3 4 1主要技术参数和性能指标 n s l 6 0 1 c 型铁路起重机为全回转、伸缩臂式铁路起重机，根据铁路救援现场的复杂 性，可以根据不同的工况进行选择最优化的救援方案，本机为三节臂式铁路超重机， 工况多，起重量参数也很多，所有有参数都存放在力矩限制器电脑芯片中，使用时力 矩限制器可根据不同的工况和不同的幅度、臂长自动将这些参数显示在屏幕上，典型 的数据见表3 6 所示。 与其他起重机类似，n s l 6 0 1 c 铁路起重机也有四大机构装置： 起升机构。使被吊物体作垂直方向升降的机构称为起升机构，它是起重机的 基本结构，主要由起重滑轮、绳索、吊钩、卷筒等组成，其主要作用是使被 吊物体上升或下降。 变幅机构。改变从吊钩中心线至起重机旋转中心线间水平距离的专用机构称 为变幅机构。它的主要作用是，在由被吊物体引起的倾复力矩m = q r 不 超过额定值的情况下，改变幅度r 以提高有效起重量q ，或通过改变幅度来 调整吊钩的运动轨迹尽量接近水平线。 各起重参数之间的关系可用下式表示： m = q r 式中m 倾复力矩； q 一被吊物额定重量( t ) ； r 一起重机工作幅度( m ) ； 旋转机构。使被吊物体绕起重机的旋转中心线沿圆弧作水平移动，这个机构 称为旋转机构。它的作用是可以改变吊装与装卸作业的工作位置。 运行机构。驱动、支持起重机的车轮在轨道上走行的机构。 这样，将起升、变幅和旋转三个动作配合起来，就可以将被吊物体在起重机 动作幅度所能达到的空间范围内任意移动，以便完成吊装与装卸作业。 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 6 页 曼曼! 曼曼i i i i 曼曼曼曼曼曼曼曼曼! 皇! 曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼曼曼曼曼曼鼍曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼皇! 曼 表3 - 6 典型起重性能数据表 最大起重量 工况回转角度起腿跨距( 纵横)配重铁数量 幅度 1 1 3 6 0 。 1 6 0 t 6 5 m 11 2 1 0 。 6 m 1 0 6 m 2 1 6 0 t 9 m 1 3 3 0 。 8 4 t 1 4 7 m 2 1 3 6 0 。 1 5 0 t x6 5 m 22 2 1 0 。 6 m 1 0 6 m l 1 6 0 t 7 m 2 3 3 0 。 8 0 t l o m 3 1 3 6 0 。 1 1 6 t 6 5 m 33 2 1 0 。 6 m 1 0 6 mo1 4 0 t 6 5 m 3 3 3 0 9 1 2 0 t 6 5 m 4 1 3 6 0 。 1 2 0 t 6 5 m 44 2 1 0 。 4 8 m x11 3 8 m28 4 t 1 4 7 m 4 3 3 0 。 1 5 0 t 6 5 m 5 1 3 6 0 。 1 0 5 t x6 5 m 55 2 1 0 。 4 8 m 11 3 8 m 1 1 6 0 t x 7 m 5 3 3 0 。 1 3 0 t 7 m 6 1 3 6 0 。 8 0 t 6 5 m 66 2 1 0 。 4 8 m l1 3 8 m 0 1 4 0 t 6 5 m 6 3 3 0 。 1 2 0 t 6 5 m 7 1 3 6 0 。 1 5 t 6 5 m 7 不支腿 o 7 2 3 0 。 3 2 t 6 5 m 8 o 。 不支腿 o 5 0 t x6 5 m 9 1 0 。 4 8 m x11 3 8 m 17 0 t x1 2 5 5 m 1 0 3 0 。 6 m 1 0 6 m25 5 t 2 0 m 注：回转角度指起重机回转时，吊臂中心线与轨道中心线的夹角，1 0 。、3 0 。为左 右摆动的角度；工况9 为使用羊角钩；支腿跨距3 5 m m x1 1 7 7 m m 工况时，起重性能参 看工况4 、5 、6 和9 ，但只能顺轨工作，不能够旋转。 另外将全部参数按照比例绘制成曲线图，即起重性能及起升高度曲线图，如图3 - 4 所示。 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 7 页 图3 4 起重曲线及起升高度性能曲线 3 4 2 整车吊复最优化救援方案设计 n s l 6 0 1 c 型铁路起重机，为全回转、伸缩臂式铁路起重机，它可以满足不同工况下 的救援，由于内昆线地势险峻，铁路隧道、桥梁居多，根据n s l 6 0 1 c 型铁路起重机的 各项救援特性，它很快就成为内昆线铁路救援的主打机型。在制定铁路救援整车吊复 的救援方案时，我们需要考虑的起重机、吊具、吊索、重心、几何尺寸和承吊点，然 后根据被吊物的结构特点、几何尺寸、重心、重量、稳定性、吊索具的选择、救援铁 路起重机的起升特性和现场拥有的吊复手段、选择吊复方法，拟定最优化的救援方案。 3 4 2 1 各型铁路机车、车辆的载荷确定 铁路机车可分为蒸汽机车、内燃机车、电力机车三种；铁路车辆可分为硬卧车、 软卧车、硬座车、软座车、餐车、行李车、敝车、棚车、平车、罐车等。各类机车和 车辆根据不同的型号又对应着不同的重量，在铁路救援现场，铁路救援人员要根据出 事机车的型号，和对应的重量，实施不同的救援方案。下面列出各类铁路机车、车辆 各型号的对应重量和具体的一些参数。内燃机车概要表如表3 7 、电力机车概要表如表 3 - 8 、硬卧车、软卧车概要表如表3 9 、硬座车、软座车概要表如表3 1 0 、餐车、行李 车概要表如表3 - 11 、敞车概要表如表3 1 2 、棚车、平车概要表如表3 1 3 、罐车概要表 如表3 1 4 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 8 页 表3 - 7 内燃机车概要表 车体高度全轴距 机车型号 运转整备重量( t ) 轴重( t )转向架重量( t ) ( m m )( m m ) d f 1 2 64 7 7 52 11 2 8 0 02 4 d f 、11 34 6 0 7 1 8 81 1 8 2 02 4 d f 3 1 2 64 7 7 5 2 11 2 8 0 02 4 d f 4 1 3 84 7 5 52 31 5 6 0 02 2 7 d f 5 1 3 84 7 5 2 2 31 3 5 0 02 3 7 2 5 d f , 1 3 54 7 5 02 2 51 3 5 8 02 3 9 5 d f 8 1 3 84 7 3 62 3 1 5 9 2 42 3 3 9 8 明。 1 3 84 7 3 6 2 31 5 9 0 02 5 表3 - 8 电力机车概要表 车体高度 全轴距 机车型号 运转整备重量( t )轴重( t )转向架重量( t ) ( m m )( i l l n l ) 册l 1 3 84 1 4 02 34 6 0 03 1 0 8 5 s s 3 1 3 8 4 1 0 02 34 3 0 03 0 6 9 5 s s 4 2 9 24 0 8 02 33 0 0 02 1 6 鼹8 2 8 84 0 8 02 23 5 0 01 9 5 6 g 1 3 83 8 5 02 34 6 7 03 0 5 6 5 6 k 1 3 83 8 0 02 32 8 8 02 1 4 8 k 2 9 23 9 0 02 32 7 8 01 9 1 3 8 g2 9 23 8 5 02 32 9 0 02 0 9 9 表3 - 9 硬卧车、软卧车概要表 自量车体高度车体长度车辆定距 车型转向架重量( t ) ( t )( m m )( m m )( r a i n ) 巩l 5 02 1 9 7 52 2 4 4 21 5 7 3 06 6 暇2 5 62 3 6 0 02 4 5 3 71 7 0 0 0 8 5 碾3 4 82 3 6 0 02 4 5 3 91 7 0 0 0 6 4 职5 b 4 8 62 5 5 0 02 6 5 7 61 8 0 0 06 8 巩5 g 4 82 5 5 0 02 6 5 7 61 8 0 0 06 8 嘿5 k 4 6 52 5 5 0 02 6 5 7 61 8 0 0 0 6 8 r r v 2 1 4 0 32 2 1 5 42 2 6 2 2 1 5 7 3 06 6 r 2 5 92 3 6 0 02 4 5 3 71 7 0 0 08 5 r 5 b 5 1 52 5 5 0 02 6 5 7 61 8 0 0 07 1 r 哆5 g 4 8 5 2 5 5 0 0 2 6 5 7 6 1 8 0 0 06 9 r 5 r 4 6 72 5 5 0 02 6 5 7 61 8 0 0 06 8 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 9 页 表3 - 1 0 硬座车、软座车概要表 自量车体高度车体长度车辆定距 车型 转向架重量( t ) ( t )( r a m ) ( r a m ) ( r n m ) y z 2 1 4 84 1 7 52 1 9 7 51 5 7 3 06 6 y z 2 2 4 54 2 8 62 3 6 0 01 7 0 0 06 4 y z 2 3 4 4 4 2 8 62 3 6 0 01 7 0 0 06 4 y z 3 1 4 1 44 2 8 32 3 6 0 01 7 0 0 07 6 y z 2 5 b 5 0 84 4 3 32 5 5 0 01 8 0 0 07 1 y z 2 5 g 4 8 54 4 3 32 5 5 0 01 8 0 0 06 9 y z 2 5 4 7 24 4 3 32 5 5 0 01 8 0 0 06 8 r z 2 1 4 84 1 7 52 2 1 5 4 1 5 7 3 0 6 6 r z 2 5 g 3 7 44 4 3 32 5 5 0 01 8 0 0 06 8 r z 2 5 z 4 84 4 3 32 5 5 0 01 8 0 0 06 8 表3 - 1 1 餐车、行李车概要表 自量车体高度车体长度车辆定距 车型 转向架重量( t ) ( t )( r a m ) ( m m )( 姗) c a l 8 6 14 2 8 82 3 6 0 01 7 0 0 08 5 c a 2 1 5 4 44 1 7 52 1 9 7 51 5 7 3 07 5 c a 2 2 5 4 4 3 0 0 2 3 6 0 01 7 0 0 08 5 c a 2 3 5 1 5 4 3 0 02 3 6 0 01 7 0 0 07 5 c a 2 5 口 5 54 4 3 32 5 5 0 01 8 0 0 07 1 c a 2 5 g 4 8 64 4 3 32 5 5 0 01 8 0 0 06 9 c a 2 5 茁 4 4 84 4 3 32 5 5 0 01 8 0 0 0 6 8 x l l 8 5 54 2 8 92 3 6 0 01 7 0 0 08 5 x l 2 l 4 74 1 7 52 1 9 7 51 5 7 3 06 6 x l 2 2 4 3 54 2 8 32 3 6 0 01 7 0 0 07 6 x l 2 5 占 4 24 4 3 32 5 5 0 01 8 0 0 06 1 x l 2 5 g 4 64 4 3 32 5 5 0 01 8 0 0 06 1 x l 2 5 z 4 5 1 4 4 3 32 5 5 0 01 8 0 0 06 8