出口幾內亞米軌氧化鋁粉漏斗車的研制

劉 濤，萬 濤，楊云圣，姚利敏，朱曉松，許秀峰，曹寶剛

(中車石家莊車輛有限公司 技術中心，河北 石家莊 051430)

出口幾內亞米軌氧化鋁粉漏斗車(圖1)是中車石家莊車輛有限公司根據幾內亞客戶需求研制的一種新型氧化鋁粉漏斗車。該車在幾內亞1 000 mm軌距線路上運行，用于氧化鋁粉等散粒貨物的運輸。

圖1 出口幾內亞米軌氧化鋁粉漏斗車

1 主要技術特點

(1) 該車采用“上裝下卸”的裝卸方式，適應幾內亞現場氧化鋁粉的裝卸要求；

(2) 該車內部配置了由進氣管路、散料氣力輸送裝置等組成的卸料裝置，提高了卸貨效率；

(3) 該車配置了符合UIC標準的空氣制動裝置及連接輪廓與Willison(3/4)型車鉤相符合的車鉤，可實現與幾內亞既有車輛的連掛；

(4) 該車車廂底板面設計了一定角度，并配置了具備導流作用的脊背，滿足散料貨物卸貨過程中氣體流動的要求。

2 主要技術參數

表1為出口幾內亞米軌氧化鋁粉漏斗車主要技術參數。

表1 出口幾內亞米軌氧化鋁粉漏斗車主要技術參數

3 主要結構

該車主要由車體、卸料系統、制動裝置、車鉤緩沖裝置及轉向架等組成(圖2)。

1.車鉤緩沖裝置；2.制動裝置；3.車體；4.卸料系統；5.轉向架。圖2 出口幾內亞米軌氧化鋁粉漏斗車結構

3.1 車體

該車車體為全鋼焊接結構，由底架和車廂組成。

底架為無中梁焊接結構，由牽引梁、枕梁、下側梁、端梁、橫梁、縱向梁及鋼地板等組焊而成(圖3)。牽引梁采用熱軋310乙型鋼；枕梁采用由上下蓋板及雙腹板組焊而成的變截面箱形結構；下側梁采用240 mm冷彎槽鋼。底架上設有牽引鉤、腳蹬、旗插及護欄，其中牽引鉤、腳蹬與下側梁采用焊接連接，護欄與底架、旗插與護欄采用焊接連接。

圖3 出口幾內亞米軌氧化鋁粉漏斗車底架結構

車廂由車頂、側墻、端墻、底板等組焊而成(圖4)，主要型鋼和板材采用高強度耐候鋼(Q450NQR1)。端墻與底架平面夾角為60°，底板與底架平面夾角為6°，側墻折彎后與底架平面夾角為66°；車頂設有3個φ650 mm的裝貨圓口及其頂蓋，并設有1個φ300 mm的排氣孔；底板設置有3個卸料口，每個卸料口配置有機械開閉裝置。

圖4 出口幾內亞米軌氧化鋁粉漏斗車車廂結構

3.2 卸料系統

卸料系統由進氣管路、散料氣力輸送裝置及開閉裝置組成。進氣管路采用H形結構，由DN100、DN50、DN25 3種規格的不銹鋼管、變徑三通及其連接件組成；散料氣力輸送裝置采用箱式結構，由透氣布、壓板、箱體及導管組成；開閉裝置采用機械推拉結構，由支撐架、伸縮盤及鎖閉機構組成，具有“定位自鎖”功能。

卸料系統配置有24組散料氣力輸送裝置，分3個區域布置在車廂底板上，每個區域設有1個開閉裝置。散料氣力輸送裝置相互之間通過進氣管路相連，車底設有進氣口，外接的壓縮空氣通過進氣口進入進氣管路。

3.3 制動裝置

空氣制動裝置符合UIC標準，主要配件采用西屋公司產品，包括空氣分配閥(MH 3f HBG 310 / 200 )、直徑為305 mm(12 in)的制動缸、容積為100 L的儲風缸、VTA型承重閥、RSP2A-600型閘瓦間隙自動調整器及符合UIC 標準的1in 制動軟管等配件。

該車采用通用型手制動機，通過支架安裝在車體底架上。

3.4 車鉤緩沖裝置

車鉤緩沖裝置采用連接輪廓與Willison(3/4)型車鉤相符合的車鉤、MT-3型緩沖器、鍛造鉤尾框及相關配套裝置，滿足了與幾內亞既有機車車輛連掛的要求。

3.5 轉向架

該車轉向架為鑄鋼三大件式結構，搖枕、側架材質為B+級鑄鋼；下心盤與搖枕鑄為一體，下心盤內設有錳含量為11%～14%的錳鋼襯墊；采用整體輾鋼車輪和352226X2-2RZ型滾動軸承；基礎制動裝置采用滑槽式單側閘瓦制動形式、杠桿直立式下拉桿結構；采用非金屬低摩合成閘瓦。

4 計算及試驗

4.1 車體結構強度分析

利用ANSYS仿真分析軟件，依據TB/T 1335—1996《鐵道車輛強度設計及試驗鑒定規范》要求對出口幾內亞米軌氧化鋁粉漏斗車進行有限元分析。計算結果顯示，在基本工況、頂車工況等不同工況組合下的應力值均在對應工況的材料許用應力范圍之內，在垂向靜載荷作用下，該車體底架側梁的最大撓度與車輛定距的比值符合TB/T 1335—1996中要求的≤1/2 000。

4.2 動力學性能仿真分析

依據GB/T 5599—1985《鐵道車輛動力學性能評定和試驗鑒定規范》要求對出口幾內亞米軌氧化鋁粉漏斗車進行穩定性、曲線通過運行安全性、運行平穩性等動力學性能仿真分析。計算結果如下：

(1) 運行穩定性?？罩剀嚺R界速度分別為78 km/h和98 km/h，能夠滿足空重車60 km/h運行速度的要求，并具有一定的速度裕量。

(2) 曲線通過性能。在所計算速度范圍內的曲線、道岔工況下，各輪對的輪軌橫向力最大值、各輪對的輪軸橫向力最大值、各車輪的脫軌系數最大值、各輪對的輪重減載率最大值均滿足GB/T 5599—1985的限度要求，表明車輛可以在所計算的各曲線、道岔上安全運行。

(3) 運行平穩性?？罩剀嚨臋M向和垂向平穩性指標在70 km/h速度范圍內均為優；空重車車體振動最大垂向加速度均小于0.7g，最大橫向加速度均小于0.5g。可見空重車的運行平穩性指標和最大加速度等指標都能夠滿足GB/T 5599—1985要求，能保證空重車以60 km/h速度正常運行。

4.3 車體靜強度和剛度試驗

按照TB/T 1335—1996的要求對出口幾內亞米軌氧化鋁粉漏斗車進行了縱向載荷試驗、垂向載荷試驗、頂車試驗及剛度試驗。試驗結果顯示，最大應力發生在縱向壓縮載荷(1 400 kN)工況，位于端墻與底架地板連接處，其值為275 MPa，小于該處材料的許用應力(281 MPa)；在最大垂向靜載荷作用下，底架側梁的最大撓度為2.113 mm，撓跨比為0.45/2 000，小于TB/T 1335—1996要求的許用值(1/2 000)，符合TB/T 1335—1996的要求。

4.4 氧化鋁粉卸料應用試驗

依據出口幾內亞米軌氧化鋁粉漏斗車技術規范對車輛進行卸料應用試驗。試驗項目及方法見表2。

表2 出口幾內亞米軌氧化鋁粉漏斗車卸料應用試驗

試驗結果表明:該型車輛的設計結構適應氧化鋁粉的卸料要求；進氣管路氣密性、車廂密封性滿足氧化鋁粉的“散料氣化”要求；開閉裝置操控靈活，性能可靠，自鎖功能應用合理。

5 結束語

出口幾內亞米軌氧化鋁粉漏斗車自交付使用以來，車輛狀態良好。各項結果表明，該型車輛的設計、制造符合相關技術規范及標準，滿足對氧化鋁粉的運輸和裝卸要求。