80 t級(jí)鐵路罐車(chē)手制動(dòng)裝置改進(jìn)分析

袁軍

（中車(chē)西安車(chē)輛有限公司，陜西 西安710086）

80 t級(jí)鐵路罐車(chē)手制動(dòng)裝置改進(jìn)分析

袁軍

（中車(chē)西安車(chē)輛有限公司，陜西 西安710086）

介紹了鐵路罐車(chē)手制動(dòng)機(jī)裝配結(jié)構(gòu)的組成與特點(diǎn)，分析了改進(jìn)原因。針對(duì)現(xiàn)有鐵路罐車(chē)手制動(dòng)裝置現(xiàn)狀提出裝用動(dòng)滑輪結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)制動(dòng)參數(shù)的分析、校核計(jì)算，結(jié)果表明改進(jìn)后的制動(dòng)裝置性能得到有效提高，滿足20‰坡道上安全駐車(chē)要求。對(duì)罐體進(jìn)行了有限元受力分析，結(jié)果表明受力情況分布較合理，能滿足罐體強(qiáng)度要求。

鐵路罐車(chē)；手制動(dòng)；分析

隨著80 t級(jí)罐車(chē)的研發(fā)與推廣，對(duì)手制動(dòng)裝置提出了更高的要求。70 t級(jí)罐車(chē)手制動(dòng)拉桿直接與制動(dòng)缸前杠桿連接，這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用在80 t級(jí)罐車(chē)時(shí)，由于自重與載重的增加制動(dòng)倍率有所減小，在大風(fēng)或下雪等使用條件惡劣的情況下，易造成安全隱患。為了增強(qiáng)手制動(dòng)的駐車(chē)性能，提高安全性、可靠性，有必要對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。本文在既有70 t級(jí)罐車(chē)手制動(dòng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上對(duì)80 t級(jí)罐車(chē)手制動(dòng)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化。

1　手制動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)

70 t級(jí)罐車(chē)使用的手制動(dòng)結(jié)構(gòu)由手制動(dòng)機(jī)、手制動(dòng)機(jī)座、滑輪座、定滑輪、拉桿、手制動(dòng)鏈等組成，如圖1所示。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為制動(dòng)緩解后容易復(fù)位，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造檢修。

圖1　拉桿結(jié)構(gòu)

改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)在原結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加了動(dòng)滑輪、手制動(dòng)鏈防脫裝置、動(dòng)滑輪固定座、整體鍛造手制動(dòng)拉桿等，如圖2所示。

圖2　帶動(dòng)滑輪結(jié)構(gòu)

其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為在手制動(dòng)拉桿間增加動(dòng)滑輪裝置，手制動(dòng)力放大，能有效增加制動(dòng)倍率。采用非金屬定滑輪，滑輪座上設(shè)有防止手制動(dòng)鏈脫落裝置。由于動(dòng)滑輪裝置處手制動(dòng)鏈不容易復(fù)位，需要裝用具有較好復(fù)原裝置的制動(dòng)缸，以克服緩解不良的問(wèn)題。

2　手制動(dòng)校核計(jì)算［1-2］

2.1制動(dòng)倍率

手制動(dòng)采用拉桿結(jié)構(gòu)時(shí)，全車(chē)手制動(dòng)倍率γz=254.

在手制動(dòng)拉桿間增加動(dòng)滑輪，根據(jù)動(dòng)滑輪結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，全車(chē)手制動(dòng)倍率增加一倍，即為γ'z=508.

2.2制動(dòng)率

2.2.1設(shè)計(jì)要求

依靠制動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的制動(dòng)力能使靜態(tài)重車(chē)安全地停駐在20‰坡道上。

2.2.2計(jì)算參數(shù)

手制動(dòng)機(jī)輸入力F=0.5 kN

NSW-Ⅰ型手制動(dòng)機(jī)倍率為27

瓦輪靜摩擦系數(shù)φ＝0.38

最大停車(chē)坡度i＝20‰

2.2.3手制動(dòng)校核計(jì)算

20‰坡道停車(chē)所需最小手制動(dòng)率為

其中：θmin為20‰坡道手制動(dòng)機(jī)單獨(dú)駐車(chē)所需最小手制動(dòng)率。

原結(jié)構(gòu)重車(chē)手制動(dòng)率計(jì)算

其中：

θ為原結(jié)構(gòu)手制動(dòng)率；γz為手制動(dòng)機(jī)鏈條以后的放大倍率；ηs為手制動(dòng)機(jī)鏈條以后的傳動(dòng)效率，取ηs=0.42；Q0為罐車(chē)自重；Q為罐車(chē)載重。

增加了動(dòng)滑輪傳動(dòng)鏈條，傳動(dòng)效率有所降低，取值ηs=0.39，其它參數(shù)不變，制動(dòng)率為：

θ'=9.6%

根據(jù)上述計(jì)算，80 t級(jí)罐車(chē)不加動(dòng)滑輪時(shí)手制動(dòng)率為4.9%，小于最小手制動(dòng)率5.3%，達(dá)不到駐車(chē)要求。增加動(dòng)滑輪，手制動(dòng)率為9.6%，手制動(dòng)率得到了提高，滿足了靜態(tài)重車(chē)在20‰坡道上安全駐車(chē)的要求。

3　80 t級(jí)通用貨車(chē)手制動(dòng)的要求

中國(guó)鐵道科學(xué)研究院對(duì)80 t級(jí)通用貨車(chē)制動(dòng)計(jì)算分析時(shí)，在使用條件較惡劣情況下，風(fēng)壓按700 Pa計(jì)算，雨雪增載按1.15倍計(jì)算，閘瓦壓力對(duì)靜摩擦系數(shù)影響忽略不計(jì)時(shí)，提出了手制動(dòng)裝置參數(shù)取值范圍［3］，通過(guò)對(duì)比均在規(guī)定范圍內(nèi)，如表1所示。

表1　80 t級(jí)通用貨車(chē)手制動(dòng)要求

4　罐體受力分析

80 t級(jí)鐵路罐車(chē)采用上8下10結(jié)構(gòu)，即罐體筒體底部材料厚度為10 mm，材質(zhì)為Q450NQR1高強(qiáng)度耐候鋼。動(dòng)滑輪固定墊板材料為Q235A碳素鋼，與罐體焊接。

手制動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)，對(duì)受力情況進(jìn)行有限元分析，如圖3所示。在手制動(dòng)機(jī)輸入力為500 N時(shí)，最大受力處78 MPa，分布在墊板的四個(gè)拐角。經(jīng)分析，受力情況合理，能滿足罐體強(qiáng)度要求。

圖3　固定墊板受力分析

5　結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)80 t級(jí)罐車(chē)手制動(dòng)裝置進(jìn)行了改進(jìn)。通過(guò)校核計(jì)算和罐體受力分析表明，80 t級(jí)罐車(chē)手制動(dòng)裝置增加動(dòng)滑輪結(jié)構(gòu)制動(dòng)性能顯著提高，符合20‰坡道上安全駐車(chē)的要求，滿足80 t級(jí)通用貨車(chē)手制動(dòng)參數(shù)取值范圍的規(guī)定，并且能達(dá)到罐體強(qiáng)度要求。

［1］饒忠.列車(chē)制動(dòng)［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，1998.

［2］中華人民共和國(guó)鐵道部.TB/T 1407-1998，列車(chē)牽引計(jì)算規(guī)程［S］.北京：鐵道部標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量研究所，1998.

［3］王京波.80t級(jí)通用貨車(chē)制動(dòng)計(jì)算及校核［M］.北京：中國(guó)鐵道科學(xué)研究院，2011.

Level of 80 t Railway Tank Car Hand Brake Device Improvement Analysis

YUAN Jun
（CRRC Xi’an Co.，Ltd.，Xi’an Shaanxi 710086，China）

Introduced the composition and characteristics of the railway tank car hand brake assembly，analysised the reason of the improvement.According to current situation of existed railway tank car，hand brake with block structure was put forward，based on the analysis of the braking parameters，checking calculation，the results showed that the improved performance of the brake equipment，met the requirements on 20‰slope safety parking. Tanks was analysised in the way of finite element stress，and the results showed that the stress distribution was more reasonable，could meet the strength requirement of tank.

railway tank car；hand brake；analysis

U272.4

A

1672-545X（2016）07-0091-02

2016-04-25

袁軍（1980-），男，山西永濟(jì)人，碩士研究生，工程師，研究方向：鐵路貨車(chē)制動(dòng)。