150噸公鐵兩用牽引車設計

摘 要：設計適用于鐵路局機務段車輛段、機客車主機廠，對車輛進行轉廠檢修保養、調車用的150噸牽引車，該車軸距短，整車長度小，轉彎半徑小，上下道靈活，裝配四種車鉤，各型車鉤360°旋轉，車鉤高度可在500-1800mm內自由調節，可牽引動車、客車和地鐵車輛。

關鍵詞：牽引車；導向；車鉤；液壓

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.212

1 引言

該車用于牽引1435mm軌距的動車、客車和地鐵車輛，在3噸叉車底盤基礎上設計，利用底盤車輛的液壓控制系統，實現車鉤500-1800mm可調高度的要求，利用底盤長度較小的條件，實現牽引一輛車輛通過走臺的要求，整車占用空間小，調車轉廠檢修方便靈活。

2 總體使用條件和技術參數

2.1 使用條件

2.2 主要技術參數（見表1）

3 主要設計部類及各系統結構

3.1 主要設計部類

叉車底盤：發動機、升降機構系統、傳動系統、冷卻系統、轉向系統、制動系統、操縱系統、液壓系統、燃油系統、電氣系統。導向系統：導向油缸、導向框架、輪軸組成等。車鉤裝置組成：15號鉤、半自動車鉤、半永久車鉤、牽引桿、旋轉裝置、車鉤安裝座組成。液壓系統：液壓油管、接頭、液壓鎖等。

3.2 各系統結構

3.2.1 叉車底盤技術要求

整車設計結構先進，性能優越，并且質量可靠，符合人機工程學，同時駕駛操作舒適、靈活。（1）發動機：為整車提供動力，其額定功率滿足45/2500 kW/rpm的要求。（2）升降機構系統：安裝在驅動橋上，通過工作油箱供給起升油缸及傾斜油缸的液壓油達到起升與傾斜的目的。主要由門架、鏈條、滑輪、起升油缸和傾斜油缸等組成。（3）傳動系統：將原動機產生的運動與扭矩加以一定的變化后傳動給驅動車輪，使之產生必要的牽引力。此車采用液力機械式傳動系統，主要由液力變矩器。變速器、驅動橋等組成。（4）冷卻系統：主要是降低叉車發動機的熱量，主要由散熱器、風扇、水泵、進水管、出水管、節溫器、回水管、水溫傳感器和水溫表等組成。（5）轉向系統：是控制叉車的行駛方向或保持叉車直線行駛，其主要由方向盤、全液壓轉向器、高壓油管、轉向油缸組成。操作要輕便，加在方向盤上的力要小，轉向動作要靈敏；拆裝、調正、維修要方便。（6）制動系統：是叉車安全行駛和順利進行作業必不可少的系統。其應有兩套制動裝置，一套為行車制動裝置，它是由駕駛員通過操縱腳踏板來實現，可以使叉車在行駛中減速直至停止。另一套為停車制動裝置，是用于坡道駐車，保證駕駛員離開叉車時也能可靠的停車。（7）操縱系統：主要包括行車制動操縱、手制動操縱、離合器操縱、油門操縱、換擋操縱、熄火操縱、起動器操縱、分配器操縱。其中分配器操縱為四片閥，一個升降操縱、一個傾斜操縱、一個前導向操縱和一個后導向操縱。（8）液壓系統：主要由油泵、多路閥、高、低壓油管和接頭組成，保證了轉向系統、制動系統和導向裝置的正常工作。（9）燃油系統：只要由燃油表、燃油箱、燃油濾清器組成。（10）電氣系統：主要由燈、儀表、開關、蓄電池、起動機、傳感器、線束等組成，它們由起動回路，供、充電回路，照明回路構成一個完整的系統。

3.2.2 導向系統

主要由油缸、輪軸、導向輪、彈簧和安裝座組成。其中導向輪有足夠的強度保證車輛在各種工況正常運行，應有較好的減震、緩沖性能，以減少不良線路對車輛鐵路行使帶來的不良影響。

3.2.3 車鉤裝置

該車安裝4種車鉤，分別為15型車鉤、半永久牽引桿（與半永久車鉤連掛）、歐洲沙庫型車鉤（與半自動車鉤連掛）、掛板式連接器。這4種車鉤安裝于同一轉臺上，分布于轉臺的四個方向，轉動轉臺可將4個車鉤中的任一個置于前方供連掛（接）使用。

旋轉臺裝置能長期承受公鐵車牽引載荷；轉動部設有防塵結構，以保持持久轉動靈活性和傳遞載荷的可靠性；旋轉臺設鎖定裝置，以備不用時鎖定。

3.2.4 導向液壓系統

該車導向液壓系統是控制牽引車前后導向升降的液壓裝置，其主要由齒輪泵、單向閥、多路閥（溢流閥、換向閥）、液控單向閥、油缸、油箱及管路組成。其原理如圖1所示。

4 整車結構及粘著力計算

4.1 整車結構

該車主要由叉車底盤、液壓系統、導向系統和車鉤裝置組成，其結構如圖2所示。

4.2 粘著力計算

（1）粘著力計算公式 Fμ=μ·Pu（kN），式中 Fμ—粘著力，kN；μ—粘著系數；Pu—粘著重量，kN。其中：μ與V應為函數關系，但因缺乏資料，只能用估算值來確定，取其平均值0.6來確定速度V=0時的最大粘著力，隨著速度增加，粘著力應遞減。

Pu=6.4-6.4×30%（t）=4.48（t）=43.9（kN）

Fμ=μ·Pu=43.9×0.6=26.34（kN）

（2）阻力計算。a）起動阻力Fq：Fq=〔（G1+G）·I+G1·ωq′+G·ωq″〕·0.00981（kN）。式中：ωq′—鐵公車單位起動阻力，一般取5N/kN（參照機車）；ωq″—貨車單位起動阻力，ωq″=3.5 N/kN；I—計算坡度，0‰；G1—鐵公車整備重量，G1=6.4t；G—牽引貨車重量，150t。代入公式計算得：Fq=5.56KN。b）運行阻力Fc。Fc=〔G1·（I+ωq′）+G·（I+ωq″）〕·0.00981（kN）。式中：ωq′—鐵公車運行基本阻力。選ωq′=2.37+0.0101V+0.000306V2 （N/kN）。ωq″—貨車運行基本阻力。選ωq″=0.92+0.0048V+0.000125V2 （N/kN）、

運行阻力計算結果見表2。

結果：該牽引車在平直道干燥軌道啟動牽引力26.34KN，最大啟動阻力5.56KN.

5 結論

該車是公司根據市場需求和客戶要求在叉車底盤上設計的牽引車，牽引力滿足牽引150頓載荷的要求，車輛安全可靠，整車性能穩定，該車成功設計為今后新產品的開發設計奠定了堅實的基礎。

參考文獻：

[1]嚴雋耄，傅茂海.車輛工程.中國鐵道出版社，200（08）.

[2]鮑維千.機車總體及轉向架.中國鐵道出版社，2010（08）.

[3]管忠范.液壓傳動系統[M].機械工業出版社，1997.