臧宏波

(中车齐齐哈尔车辆有限公司大连研发中心 辽宁 大连 116052)

1 项目概况

国内货车企业为印度钢铁公司生产企业自备用车。该公司厂区内既有铁路为宽轨1 676 mm轨距线路，线路长10 km，最小曲线半径仅80 m，而且道岔较多。印度钢铁公司使用平车主要在厂内捣运或向厂外运输钢卷、钢管和钢板等最终产品。通过提供的技术数据分析：该公司钢卷数量多，最大质量达25 t，每次最少要求运输4个；大直径钢管长度约为12 m，装载总质量可达57 t，目前均使用汽车运输；钢板为轧制成型，要求按最大质量100 t运输。根据设计输入条件可知，所提供平车载重不小于100 t，车辆自重预计在30 t左右，如果采用通用四轴平车，轴重将达到32.5 t，普通强度钢轨将无法承受该负荷。因此满足大载重需要并提高小半径曲线的通过性能是该车设计时需要解决的主要问题。

2 车辆主要参数和结构

该车主要结构由底架组成、三轴焊接构架式转向架、风手制动装置、车钩缓冲装置等部分组成(见图1)，主要技术参数如下：载重，100 t；自重，30 t；轴重，22.5 t；车辆长度，11 332 mm；底架长度，10 400 mm；底架宽度，3 000 mm；固定轴距，1 300 mm×1 300 mm；车轮直径，840 mm；最高运行速度，50 km/h；通过最小曲线半径，80 m。

1—底架组成；2—转向架；3—风手制动装置；4—底架附属件；5—标记；6—车钩缓冲装置。图1 出口印度22.5 t轴重六轴平车结构图

2.1 底架组成

为满足大载重提高车辆承载能力，车辆主要承载部件底架组成采用全钢焊接结构。主要由地板、中梁、侧梁、端梁、枕梁、大横梁等组成。主要型钢、板材均采用中国牌号为Q450NQR1高强度耐候钢、Q345NQR2耐大气腐蚀钢制造。车辆中梁由通用内宽350 mm、大端面高651 mm的等截面箱梁组焊而成，中梁内部两端铆接前后从板座用于承受钩缓装置的牵引和冲击力，材质由AAR M201—2005《铸钢件规范》要求的C级铸钢制造，屈服强度达415 MPa。底架与转向架连接的上心盘采用25Mn锰钢锻造而成，提高了强度和耐磨性。侧梁由尺寸为360 mm×100 mm×13 mm、材质为Q235A的热轧槽钢制成，连接主梁与侧梁之间的枕梁、大横梁均由上下盖板加双腹板结构的箱梁组焊而成，底架整体强度满足载重100 t的强度和刚度要求。底架上方铺12 mm厚的钢地板，提高车辆装载热轧钢板时的抗磨损和破坏能力，地板下方枕横梁之间均布焊接180 mm×70 mm×9 mm的热轧槽钢以提高地板刚度。侧梁外侧等间距布置绳栓和柱插，用于捆绑加固货物使用；侧梁与枕梁交接位置设有吊耳和顶车垫板，用于起吊车辆和架车工况使用；两端设有牵引钩，用于紧急救援或牵引车辆使用。

2.2 转向架

为解决普通四轴平车轴重大导致轨道承载能力不足的问题，该车采用带变摩擦减振装置的三轴焊接构架式转向架，在不改变车辆载重的条件下降低了车辆的轴重，满足钢铁公司既有线路强度的使用要求。主要结构由焊接式构架、减振装置、弹簧悬挂装置、基础制动装置、轮对、滚动轴承装置等部分组成。构架是转向架的主要承载结构并连接其他各部分组成，主要由侧梁、横梁、心盘梁、导框及滑槽等组焊而成，其中侧梁、横梁及心盘梁均为箱型结构，材质为Q345E低合金结构钢，导框及滑槽采用B级钢制造。1、3位轮对减振装置采用斜楔式变摩擦减振装置。组合式斜楔主摩擦面采用高分子耐磨材料，副摩擦面采用ADI铸铁材质。中间轮对轮缘减薄9 mm，以提高三轴转向架在厂区内小曲线上的通过性能[1]。轴箱弹簧悬挂减振及定位装置由轴箱、承载鞍和两级刚度圆弹簧组成。轮对采用与RE2B型车轴匹配的国产353130B紧凑型圆锥滚子轴承，车轮为HEZD型铸钢车轮或HESA型辗钢车轮。下心盘为B级钢材质平面心盘，基础制动装置由制动杠杆、转臂组成、组合式制动梁和高摩擦合成闸瓦等组成。

2.3 手制动装置

制动系统采用国产的两压力间接作用式120AK型货车空气制动系统，能够在环境温度为0～+55 ℃的条件下正常工作，能够适应制动主管500 kPa的压力要求。管路之间采用法兰连接，减少系统的漏泄。基础制动装置采用杠杆传动机构，结构简单，维护成本低。采用ST2-250型双向闸瓦间隙调整器，能够自动调整闸瓦与车轮之间的间隙。手制动装置采用中国的NSW 型手制动机。手制动机布置在车体的侧面。

2.4 车钩缓冲装置

车钩缓冲装置由车钩及配套缓冲器、钩尾框等组成。采用中国的13E/F竖穿销下作用式车钩和MT-2型缓冲器(相当于AAR M-901E型缓冲器)。

3 主要技术特点

(1)车辆载重大。为运输钢卷、钢管和钢板等钢厂用大型货物，强化车辆底架结构，采用大断面箱型结构中梁和热轧槽钢侧梁，同时为适应轨道强度低的运用条件，采用多轴转向架，增加了载重同时降低车辆的使用轴重并有一定的富余量。

(2)3E轴货车转向架采用构架式焊接结构，减小簧下质量，改善轮轨作用力。采用了导框式轴箱定位结构，在1、3车轴一系悬挂装置上增加变摩擦减振装置，2位车轮轮缘减薄9 mm，以利在通过曲线时减小轮缘磨耗和轮缘力[1]。

(3)采用13E/F型车钩，120AK型货车空气制动系统等国产成熟产品。整车配件标准化系数高、维护检修成本低。同时推广了国产配件在出口产品中的使用率。

4 车体静强度计算

车体静强度计算按AAR C分册M-1001标准进行。即第一工况由垂向静载荷与1.8 MN纵向拉伸或缓冲力的组合，两种载荷的系数均为1.8；第二工况由垂向静载荷与4.45 MN纵向压缩力的组合，垂向静载荷与4.45 MN纵向力的系数均为1；第三工况为顶车工况。所有组合工况产生的合成应力均不能超过所用材料的许用应力。第一工况最大应力为335 MPa(垂向均载100 t)，发生在前从板座区域，如图2所示；第二工况最大应力为385 MPa(垂向均载100 t)，发生在前从板座区域，如图3所示；第三工况最大应力为140 MPa，发生在枕梁腹板上。

图2 第一工况的应力云图

图3 第二工况的应力云图

5 试验情况

5.1 车体静强度试验

车体静强度试验按照AAR M 1001—2007《货车设计制造规范》和与客户约定的车辆《技术规范》进行，共完成了纵向牵引、缓冲载荷试验、车端压缩载荷试验、垂向载荷试验、车钩垂向载荷试验和顶车载荷试验。试验结果表明：该车最大应力发生在车端压缩载荷工况与垂向满载工况的组合工况，位置在后从板座下方的中梁下盖板上，其值为269.1 MPa。各工况测点的应力值均不超过材料的许用应力且各部位未发生永久变形，试验结果满足AAR M 1001—2007《货车设计制造规范》和车辆《技术规范》的要求。

5.2 车体刚度试验

在垂向载荷工况时进行垂向刚度试验，测量中梁中央相对于心盘处以及下侧梁中央相对于枕梁端部的挠度值。测量结果如表1所示。试验结果表明，中、侧梁垂向刚度均满足小于1/700的要求。

表1 垂向刚度测量值 /mm

6 结束语

印度六轴平车采用成熟可靠的结构，性能参数及功能均满足车辆《技术规范》要求，并在设计过程中充分考虑了环境保护的有关规定，所用的原材料及配件符合环保法规要求。该车在严苛的使用条件下研制成功，不仅满足用户需求而且大量采用了最新技术，运输效率高，为该公司运输提供了先进装备，提高该公司的市场竞争力。故车辆投入运用后，将产生良好的经济效益和社会效益。同时，采用三轴转向架对国内钢铁公司企业自备车也是一个很好的启示。