文献综述-铁路运输侧翻车系统设计

本科毕业设计（论文）文献综述铁路运输侧翻车系统设计【摘要】我国铁路货物运输中散装货物所占比重较大，约占货运量的60，但其装卸特别是卸货机械化程度较低。侧翻车是一种将卸货设备和车辆结构结合在一起的专用车辆，大力发展侧翻车可以有效提高我国货运能力。适用于在标准轨距上运输矿石、剥离岩石、沙砾、煤块、建筑材料等散装货物。具有两侧自翻，自动开、关门的功能，（以下简称为侧翻车），可节省人力，减轻劳动强度。该车能通过机车或地面供压力实现向任何一边卸料,即能同时满足单、双边卸料的要求,对货物的粒度没有限制,可装运大块矿石,且兼具卸货速度快、不埋道、周转快、经济效益好、节约人力等优点,越来越受到大型厂、矿的青睐。本文内容主要分析了铁路侧翻车的发展以及国内外的研究趋势，在此基础上，改善了部分翻车机构。【关键词】侧翻车铁路卸货机构优化一、铁路侧翻车的研究背景在现实社会中，大量的散货都是由汽车、火车等运输工具运送，在卸载时无需担心货物的损坏，但是却需要大量的人力，而且卸货效率不高。课题名称铁路运输侧翻系统设计学院（系）机械工程学院年级专业09级工程机械完成日期2013328卸车作业在一些比较大型的港口和矿场运用比较多，但是翻车机设备庞杂并有一定局限性，易损坏车辆。随着我国基础建设的迅速发展，这中劣势越发明显。对如何进一步提高散装货物卸车机械化的程度，应考虑是研制装卸机械化的设备还是采用设备与车辆合二为一，使它们能更好的满足不同散货的高效卸车要求。我国铁路承担着繁重的运输任务，其中货物运输尤甚。而货物运输中散装货物所占的比重较大，约占货物运输的60，但其装卸特别是卸货的机械化程度较低。因此提高对这类货物装卸的机械化、自动化水平迫在眉睫。因此，设计一种高效率的散货侧翻车是十分必要的。散货侧翻车具有比较强大的功能，能够自动开关车门，可节省人力，减轻劳动强度。提高卸货的效率，有助于节省人力，促进经济的大力发展。还可以设计专门的侧翻车去满足不同的要求。从满足铁路货运发展的角度看，应大力研制相同吨位不同容积适应不同运行线路的低自重、构造速度高的多品种侧翻车，以适应冶金、采矿等行业的发展。二、铁路侧翻车的国内外现状表1国内外侧翻车生产情况统计表车型载重/T自重/T容积/M3制造年份制造厂生产情况KF6060335271963中国哈厂大批量KF10010049441967中国哈厂批量KF707034291972中国哈厂一辆KF656533291978中国哈厂一辆2BC9595536445前苏联BC100100495446前苏联2BC1051054854851972前苏联SOUTHERPACIFIC903038美国DIFCOS10046美国10549捷克1014848德国1815996德国（一）侧翻车国内现状1市场上常见的散货侧翻车车类型常见的侧翻车有中国北车集团太原机车车辆厂设计、生产的KF60AK型侧翻车；北车集团哈尔滨车辆厂设计、生产的KF100型液压侧翻车、KF100A型气压侧翻车；南车集团株洲车辆厂设计、生产的KF60型侧翻车、KF60A（N）型侧翻车。2侧翻车所实现的功能及其技术要求KF60AK型侧翻车是卸车设备与车辆结构结合在一起的专用车辆，适用于标准轨距铁路上运输矿石、剥离岩石、砂砾、煤块、建筑材料等散粒货物。KF100型液压侧翻车、KF100A型气压侧翻车，适用于矿山、工厂及大型施工工地，用于矿石、岩石、煤及其块粒状货物的运输。该车具有可倾翻的车箱，装有电控液压倾翻系统，或压缩空气倾翻系统，可使车箱向左右任一侧倾斜，此时该侧的侧门能自动向下开起，当车箱倾翻至26时，侧门与车箱地板构成一延续面，将货物卸至线路的外侧。该车由车箱、底架、转向架、制动装置、连结缓冲装置、液压装置或气压装置、电气装置和倾翻机构等部件组成。其主要承载构件采用低合金钢制造，采用滚动轴承或滑动轴承该车具有以下特点倾斜平稳，卸货迅速。操作简便，运输效率高，使用安全可靠。KF60、KF60A（N）型侧翻车适用于备有机械化装车设备的工厂、矿山等部门，用来运输矿石、煤块、建筑材料等散粒货物。全车由车体、底架、倾翻装置、制动装置、车钩缓冲装置、转向架等组成，车体为全钢铆焊结构，其中KF60A（N）车体为耐侯钢结构。采用13号上作用车钩、ST型缓冲器和2E轴的焊接构架或铸钢转向架。其特点是装有可倾翻车箱及下开式侧门，车箱在倾翻风缸作用下，可向任一侧倾翻45，同时随之打开并作为地板面的延续面，将货物卸至远离轨道的一侧。侧翻车实例及其相关参数AKF60AK型侧翻车KF60AK型侧翻车是中国北车集团太原机车车辆厂于2004年研制开发的。该车是卸车设备与车辆结构结合在一起的专用车辆，适用于标准轨距铁路上运输矿石、剥离岩石、砂砾、煤块、建筑材料等散粒货物。性能参数载重（T）60自重（T）约338容积（M3）29商业运营速度（KM/H）120通过最小曲线半径（M）145轨距（MM）1435车辆长度（MM）13652车箱倾翻角度45倾翻缸工作压力（MPA）049转向架K6型转向架制动装置120型车钩缓冲装置C级钢13A型上作用车钩MT2型缓冲器限界符合GB146183标准轨距铁路机车车辆限界图1KF60AK型侧翻车BKF5100侧翻车KF5100型侧翻车采用集中供电分散供油液压倾翻装置，新型开门机构。高强度低合金钢及塑料闸瓦等新技术、新材料。具有车箱倾翻、侧门开闭动作灵活可靠。提前开门确保倾翻卸载时车辆的平稳安全,基本上杜绝了反翻车扣斗现象,自重系数小,能够满足大坡道低速运行工况下在规定制动距离内安全停车的要求。图2KF5100侧翻车CKF60、KF60A（N）型侧翻车2001年,中国铝业股份有限公司河南分公司以下简称河南分公司与洲车辆厂签订了共同开发研制KF60A型侧翻车的技术协议,并委托株辆厂为其生产,以满足生产发展需要。根据双方签订的开发技术协议,此次株辆厂设计的新型KF60A型侧翻车的车体部分主要是在原KF60型侧翻车的基础上进行了局部改进,增设了一些新型结构,安装了必要的防盗装置,使其结构更趋合理、操作更加灵活而走行部则采用了25T轴重低动力作用的三大件式货车新型转向架。新设计的KF60A型侧翻车于2002年1月完成样车试制后,委托铁道科学研究院机车车辆研究所于2002年4月在浙赣线的株洲醴陵段以及醴茶线的茶陵新市区段进行了动力学性能试验,依据GB55991985铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范所规定的标准进行评定。性能参数载重T100自重T497构造速度KM/H100容积M344通过最小曲线半径M80车厢内长M上部13,958下部13,730车箱MM1,144车箱内宽MM上部2,930下部2,770车箱倾翻最大角度45车辆长度MM15,446性能参数自重/T34载重/T60容积/M327轴重/T25T构造速度/KMH180通过最小曲线半径/M80车体内长内宽/MM1123282车体倾翻角度/45车体侧门全开角度/45倾翻缸工作压力/MPA049根据铁路运输的实际情况，初步调研确定如下准则车厢应该能向两侧自动倾翻，为了保证散货能准确运动到目的地，车厢向一侧倾翻时，该侧的车厢门应该自动打开作为车厢底的延展面。而在运输过程中为了保障散货不遗漏，两侧车厢门在未倾翻时应该严密闭合。车厢倾翻的动力采用液压传动。此设计称为侧翻车，侧翻车设计成功可极大节省人力，减轻劳动强度，提高铁路运输的效率。（二）侧翻车国外现状在与国外散货侧翻车的情况对比中，发现国外的侧翻车起步时间早，许多种类的侧翻车，例如捷克的2VS105型六轴侧翻车曾于1975年在BRNO博览会荣获得金质奖章，适于运送比重175与225吨米的碎石和矿石,并适于在矿石堆积处卸货或为采矿厂和露天煤矿的捣碎机供料用。除此之外还有东德的FAKKS型侧翻车，这是一种供运输砾石道渣等铁路建筑材料用的专用货车，以及欧美等国研制一系列针对不同情况设计的侧翻车。三、铁路侧翻车的发展趋势从世界各国铁路货车的发展趋势看，专用货车发展的速度很快，我国目前粒块状货物运输约占散状货物总运输量的40，而与之相适应的运输车辆则较少，特别是自动倾翻车更少。因此大力发展自动倾翻车势在必行。侧翻车是一种卸车设备与车辆结构结合在一起的专用车辆，适用于在标准轨距上运输矿石、剥离岩石、沙砾、煤块、建筑材料等散装货物。具有两侧自翻，自动开、关门的功能，（以下简称为侧翻车），可节省人力，减轻劳动强度。该车利用机车提供的风源自动倾斜货物。用它既可以最大限度地简化卸货场地设施，又能更好地适应大中小型厂、矿及站厂的使用。国外的侧翻车起步时间早，品种多样化。与国外相比，我国侧翻车发展较晚，无论品种和数量都难以适应当代货运快速发展的需要。我国制造的第一台侧翻车是上世纪三十年代由当时大连工矿车辆厂现大连重型机器厂，仿造美国60T自动倾翻车制造的，后在1959年转由哈尔滨车辆厂生产。哈尔滨车辆厂又经过一系列改进，于1963年定型为KF60型。该型车是我国生产领域使用自动倾翻车时间最长、数量最多的主要产品。之后哈尔滨车辆厂又先后研制了载重100吨的KF100型液压侧翻车、载重70吨的KF70型风动侧翻车、载重65吨的KF65型“L动侧翻车，一共四种形式。四、存在问题1自重大国内平均自重系数为051，国外为049。这和侧翻车本身的工作性质有关，装货条件恶劣要求有足够的强度保证倾翻稳定，又要求车箱和底架有足够的刚度，所以自重系数均较通用车要高。2最高运行速度低KF一100型侧翻车是三轴一体构架式转向架，适应曲线能力较差，对线路要求较高，最高运行速度为80KM/H，但实际运用速度低于40KM/H。KF60型侧翻车的最高运行速度也是80KM/H，后来哈尔滨车辆厂为哈尔滨铁路局制造了一批最高运行速度90KM/H的KF60型侧翻车，株洲车辆厂为郑州铝厂制造了一批最高运行速度为1OOKM/H的KF60型侧翻车，均未正式定型，同时也和我国目前货车最高运行速度12OKM/H的要求有很大差距。3品种少目前在我国矿山及其它部门使用的侧翻车，仅有KF60型和KF100型两种。其中KF60型较多，估计全国范围内有至少3000台，而且形式较杂，有用滑动轴承的，有用滚动轴承的，有焊接构架式转向架，有三大件式转向架的，但上体基本上是KF60原型原样。KF100型侧翻车全国只有攀枝花矿业公司应用，共60辆，到目前为止仅由哈尔滨车辆厂制造。4关键技术缺乏基础研究侧翻车不同于其它专用车辆，有其独特的要求，涉及的方面较多。中可看出我国侧翻车，在上世纪六七十年代是发展高峰，但之后多停留在局部钢结构的加强和走行部的改进上，在整体框架和一些影响倾翻性能的关键技术上未做新的尝试，基本处于停滞阶段。例如对倾翻机构缺乏更多的研究，目前侧翻车的倾翻机构主要有三种，一是端部控制机构，前苏联的侧翻车多采用该种结构二是大折页机构，KF一60型侧翻车应用此种结构三是四连杆机构，KF一100型侧翻车采用该结构。除此之外，还没有推出更新的机构，来实现减轻车辆自重，简化车辆结构，增加车辆倾翻稳定五、主要参考文献1严隽耄车辆工程（第三版）M北京中国铁道出版社，20052葛立美国产铁路货车M北京中国铁道出版社,19963徐灏机械设计手册M北京机械工业出版社，20004王红卫新型KF60_（A）型侧翻车J铁道车辆2003,225285张俊克，黄元琳，许芳峰等谈谈我国自动倾翻车的发展J铁道车辆1989，678866范如虎25T轴重新型铁路侧翻车研制D北京交通大学硕士论文2005,17吴佳明，铁路散货侧翻车设计计算D北京交通大学硕士论文2012，618邓佳凌，侧翻车综合设计D西南交通大学硕士论文2011,6469FANY,TONGWTRANSPORTATIONBRACKETFORHEAVYEQUIPMENTIETRANSPORTATIONFLATCAR,HASHANGINGCROSSBEAMS,WHEREDISTANCEBETWEENCROSSBEAMSISGREATERTHANWIDTHOFFLATBOARDOFHYDRAULICFLATCAR,ANDCONNECTIONBEAMARRANGEDONBOARDJUN201110王庆海,安春杰侧翻车倾翻稳定性分析及保证措施J煤炭技术2002,101711LIUG,CHENY,WEIZ,LIUY,ZHIS,ZHOUX,QIANS,SONGD,SUSPENDINGDEVICEFORMODULETYPEHYDRAULICFLATCAR,HASBALANCEARMTHATISCONNECTEDTOCANTILEVERANDAXLETHROUGHSHAFTPIN，APR201112CHENWDIESELEXPERIMENTMOBILECAR,HASFLATCARINSTALLEDWITHBUFFERANDFASTENINGDEVICE,STARTDEVICE,ELECTRICDEVICEANDHYDRAULICFASTENINGDEVICE,WHERESTARTDEVICEANDELECTRICDEVICEARECONNECTEDWITHTECHNICALMAINGENERATOR,JAN201013KF5100液压侧翻车的运用和改进J铁道车辆1976,951114XUW,ZHAOH,COUPLERFORMOVINGANDPAVINGORBITOFFLATCAR,HASC