1、西南交通大学课程设计（论文）粮食漏斗车设计二零一四年三月铁道车辆方向课程设计任务书设计题目：粮食漏斗车设计 （49）学生姓名： 指导教师： 发题日期：2014 年 2 月 24 日 完成日期：2014 年 3 月 21 日一、设计参数： 1、构造速度：120km/h2、载重：不少于 60t3、轴重：21t4、计算曲线半径：正线 300m；出厂线 150m5、限界：符合国家标准 GB146.1-83二、设计内容：本课程设计为车辆的总体设计，设计内容应包括：方案比较、车辆主要设备的设计与选择、相关参数计算与校核，具体内容如下：1、车辆基本参数的选择2、车体钢结构设计、计算3、车钩和缓冲器的选型设计
2、4、转向架选型设计、制动系统的设计与计算5、漏斗开启与锁闭机构设计三、设计要求：1、在指导教师的指导下，独立完成设计任务2、完成计算机绘制车辆总图零号图一张（附手工绘制草图）3、完成设计说明书一本（不少于 30 页）四、参考资料：1、有关教材2、有关专业期刊、会议资料3、有关设计手册1摘要在我国铁路货运中，散装货物运输占到 70以上，其中以矿石、煤炭、粮食等居多。如通过棚车或敞车运输粮食，不仅成本高而且效率低。这就需要研制专门的粮食漏斗车来运输粮食。本文首先概述了国内外粮食漏斗车的发展状况，在此基础上，根据课程设计任务书的要求及相关技术标准，进行粮食漏斗车的方案设计。确定了主要的技术参数。通过
3、车辆宽度、曲线通过、强度校核及制动等计算分析，所设计漏斗车的机构及主要技术参数，均符合课程设计任务书提出的设计要求。关键词：粮食漏斗车车体；方案设计；底门开闭机构；强度校核；制动计算。2目录第 1 章 绪论 .11.1 漏斗车简介 11.2 国内外粮食漏斗车发展现状 11.2.1 国外粮食漏斗车发展现状 11.2.2 国内粮食漏斗车发展现状 .21.3 本论文的主要内容 .3第 2 章 粮食漏斗车方案设计 .42.1 粮食漏斗车使用范围及技术要求 .42.1.1 产品用途和使用范围 .42.1.2 主要参数的选取 .42.2 粮食漏斗车尺寸方案设计 52.2.1 车辆自重、载重及容重的确定 .
4、52.2.2 漏斗角度的确定 .62.2.3 车辆主要外形尺寸的确定 .62.3 主要技术参数 8第 3 章 车辆结构设计 103.1 车体钢结构设计 103.1.1 底架组成 103.1.2 侧墙组成 103.1.3 端墙组成 113.1.4 漏斗及底门 113.1.5 车顶组成 113.1.6 装货口盖 113.2 车辆部件选型 .123.2.1 转向架 123.2.2 车钩缓冲装置选型 163.3 制动系统选型 .213.3.1 制动装置 213.3.2 制动系统各组成部分介绍 22第 4 章 漏斗及底门开闭机构设计 284.1 漏斗尺寸及参数 .284.2 底门机构 .284.3 底门
5、开闭机构 .303第 5 章 相关校核计算 345.1 静强度和刚度校核 .345.2 曲线通过计算 .365.3 制动距离的计算 .38第 6 章 结论 40致谢 .42参考文献 .431第 1 章 绪论1.1 漏斗车简介漏斗车是一种铁路特种专用车辆。其车厢下部装有漏斗，货物由上面装入，卸货时用人力或风力等开启漏斗底门，货物就会自动卸出而无需消耗人力物力。漏斗车主要用于装运粮食、矿石、煤炭和石渣等散装货物。本次粮食漏斗车主要是为装运大豆、玉米、小麦等散装货物而研制的专用货车 【1】 。1.2 国内外粮食漏斗车发展现状1.2.1 国外粮食漏斗车发展现状美国的粮食漏斗车发展起步较早，是拥有粮食漏
6、斗车数量最多的国家。美国货车发展一直以重载为主，粮食漏斗车也不例外。在美国，一般的钢制粮食漏斗车总重为 129.8t，自重 28t，容积为 145.8m3。载重大，自重轻。其材质为圆弧包板形式，结构合理。装货口盖主要采用铝合金、碳钢或非金属材料，数量一般为 4 个，宽度一般为 609.6mm。卸货时依靠粮食自重完成，卸货口装有齿轮控制的滑动式卸货底门，其开闭可由人工或地面开门器控制，卸货口数量一般为 3 个，漏斗角度有 40和 45。澳大利亚的粮食漏斗车多数轴重为 25t,有窄轨，准轨和宽轨三种。车体材质为耐候刚。多采用一体式风动开闭的通长装货口盖。卸货底门开闭方式有手动和风动两种，风动较多。
7、以阿尔斯通为澳大利亚铁路研制的粮食漏斗车为例，其自重24.5t，载重 75t，卸货底门为风动开闭机构。法国从上世纪 70 年代开始生产圆弧包板形式的粮食漏斗车，其中阿雷贝尔生产2的粮食漏斗车自重 20.59t，载重 59t,容积 80843。装货口盖为手动开闭的通长装货口，卸货口为机械开闭式，数量为 3 个或 4 个。国外粮食漏斗车主要参数见表1.1【2】 。参 数 轴 重 /t自 重 /t载 重 /t 自 重 系数 容 积 /m 容 重 /（ t.m-）装 货 形 式 装 货 口尺 寸 /mm 装 货口 数量 /个角 度 /4澳 大 利亚 NGXH（ 阿 尔斯 通 ） 25 23.7 76.
8、3 0.31 9790 0.67 通 长0.75 通 长4 55x350.717 通 长 965.2x965.23 45x42法 国（ 阿 雷贝 尔 ） 20 21.2 59 0.35芝 加 哥铁 路 租凭 公 司 32.43 28.24 101.5 0.278 145.8145.8 0.716 通 长 762x762 3 450.75 通 长 4 38联 合 太平 洋 铁路 32.43 28.38 101.4 0.2897澳 大 利亚 NGXH 25 26 74 0.35表 1.1 国外粮食漏斗车主要参数1.2.2 国内粮食漏斗车发展现状我国粮食漏斗车的研制起步较晚，上世纪 60 年代以前我
9、过还没有粮食漏斗车，铁路路粮食运输主要靠棚车和敞车。这种运输方式成本高且效率低。1969 年，四方车辆厂和原齐齐哈尔车辆厂共同研制了 L17 型粮食漏斗车，该车容积为 80m，载重60t,漏斗板与水平面夹角为 35，L17 型漏斗车组成了我国第一条运粮专列 【3】 。1998 年我国研制生产了 L18 型有盖粮食漏斗车，主要用于装运诸如小麦、玉米、大豆等散粒粮食，也可装运磷酸二铵。该车的结构特点为：（1）车体采用具有国际先进水平的圆弧包板结构，有效容积达到 85m以上，与原 L17 型粮食漏斗车相比，增大了 7m，提高了车辆的载重利用率。 （2）采用连续式装货口，既能定点装货，3也可边走边装。
10、 （3）装货口盖折页铰轴处采用具有凸轮和弹簧的缓冲装置，大大减小了开闭过程中车顶间隙和装货口盖之间的冲击，提高了使用寿命。 （4）该车漏斗角度为 4042，卸货口尺寸为 350mm800mm，卸货速度快，卸净率高。 （5）卸货门底安装了专用锁和专用钥匙，提高了底门的防盗性能，减少了粮食在运输过程中的损耗 4。图 1.1 L18 粮食漏斗车1.3 本论文的主要内容本论文针对有盖粮食漏斗车，根据课程设计题目要求，结合给定设计参数，从方案设计，相关计算等方面设计一种粮食漏斗车。重点在方案比较、结构参数设定、曲线通过和制动性能等方面进行设计分析，将车辆设计理论与相关行业技术标准进行结合，最终设计出满足
11、本次课程设计要求的车辆。主要内容有：1、车辆基本参数的选择；2、车体钢结构设计、计算；3、车钩和缓冲器的选型设计；44、转向架选型设计、制动系统的设计与计算；5、漏斗开启与闭锁机构设计。第 2 章 粮食漏斗车方案设计2.1 粮食漏斗车使用范围及技术要求根据铁道车辆方向课程设计的任务要求，按照给定要求，参数来进行粮食漏斗车的设计2.1.1 产品用途和使用范围该粮食漏斗车用于在 1435mm 标准轨距上运行，供运送小麦、玉米、大豆等散粒粮食。可满足固定编组，循环使用，定点装卸的需求。卸货时卸货底门可手动开启，也可风动。2.1.2 主要参数的选取课程设计任务书设计参数1.构造速度：120km/h2.
12、载重：不少于 60t3.轴重：21t4.计算曲线半径：正线 300m，出厂线 150m5.限界：符合国家标准的 GB146.1-8352.2 粮食漏斗车尺寸方案设计2.2.1 车辆自重、载重及容重的确定该粮食漏斗车设计为装有两个转向架的四轴货车，根据课程设计任务书的要求，载重应不少于 60t,而轴重为 21t，所以其重车时总重应小于 84t。因为该车有装货口盖，卸货底门等装置。参考 L18 型粮食漏斗车，其自重大约在 23t 到 24t 之间。故该车的设计载重为 60t。容积是粮食漏斗车一个重要的性能指标，既要满足装载货物达到标记载重的要求，又不能使容积过大造成不必要的浪费。粮食漏斗车容积的确
13、定取决于装载货物容重，我国粮食漏斗车主要运输对象是小麦和玉米，小麦和玉米的容重根据等级不同有所不同，具体数值见表 2.1【5】 和表 2.2【6】 。总 量 其 中 矿 物 质1 790 6.0 1.0 0.5 12.5 正 常2 770 6.0 1.0 0.5 12.5 正 常3 750 6.0 1.0 0.5 12.5 正 常4 730 8.0 1.0 0.5 12.5 正 常5 710 10.0 1.0 0.5 12.5 正 常色 泽 、 气味等 级 容 重 （ kg/m） 不 完 善 粒/ 杂 质 / 水 分 /表 2.1 不同等级小麦的容重（GB13511999）总 量 其 中 生
14、霉 粒1 710 1.0 5 2 14 正 常2 685 1.0 5 2 14 正 常3 660 1.0 5 2 14 正 常色 泽 、 气味等 级 容 重 （ kg/m） 杂 质 / 不 完 善 粒 / 水 分 /表 2.2 不同等级玉米的容重（GB13531999）我国东北地区小麦、玉米和大豆的平均容重分别为：789kg/m、708 kg/m和721 kg/m。根据我国粮食容重及 L18 型粮食漏斗车的运用情况，新型漏斗车设计时，6应以玉米为参照，按照容重 705kg/m来设计车辆有效容积。按此计算，在满载 60t时，车辆容积为 85m，故该车容积确定为 85m。2.2.2 漏斗角度的确定
15、漏斗角度的大小决定粮食的卸净度和卸粮速度，其角度主要与粮食自身的安息角有关。目前，国内 L17 型粮食漏斗车的漏斗角度为横向 35、纵向 35；L18 型粮食漏斗车的漏斗角度为横向 42、纵向 40。粮食的安息角不仅与粮食的总类有关，而且和粮食的等级有关，从调查的数据看，小麦的安息角是 27-38；玉米是 28.5-34.5；大豆是 25-36.5。只有合理选取漏斗角度，才能尽量提高车辆的卸净度和卸货速度。根据 L18 型粮食漏斗车的实际运用经验，新设计粮食漏斗车漏斗角度应选取为横向 42、纵向 40【2】 。2.2.3 车辆主要外形尺寸的确定对于带转向架的四轴车在通过曲线时的偏移情况如图 2
16、.1 所示。图 2.1 四轴车在曲线上的偏移状况7四轴车车体的中部偏移量为 (2-1)2= 2+2=(2+2)8四轴车车体的端部偏移量为 （2-2）1= 12=(222）8式中 L车辆长度L车辆定距b转向架轴距R线路曲线半径上式是在假定车体与转向架之间没有相对移动且车轮与钢轨之间没有间隙的情况下得到的，为了充分利用限界，希望车辆的 = ，即令 = ，为2 1 (2+2)8 (222）8计算简单，先假设车辆为无转向架的二轴车，则上式为 = ，化简后得8(22）8= 1.4。 2上式说明车体长度与车辆定距之比等于 1.4 时利用限界较为合理 【7】 。考虑到现有L18 型粮食漏斗车的外形尺寸，且其
17、运用效果良好。因此，该粮食漏斗车标准型车的长度仍保持和 L18 型粮食漏斗车一致，车辆定距为 10430mm，车辆长度 14468mm。因为构造速度为 120km/h,且轴重 21t,所以选用转 K2 转向架，其转向架轴距 b 为1750mm。根据式 2-1 和 2-2 计算所设计车辆在曲线上的静偏移量 和 分别为： 1 2= = 1000=46.6mm 2(2+2)8 (1。 752+10。 432)8300= = 1000=40.6mm 1(222）8 (14.46821.75210.432）8300式中 L车体长度，其值为 14468mmb转向架固定轴距，其值为 1750mml车辆定距，
18、其值为 10430mmR计算曲线半径，其值为 300m8因其转向架中心距超过了计算车辆规定，所以应缩减其最大容许制造宽度。机车车辆最大容许制造宽度缩减量为：= - =46.6-36=10.6mm2 22= - =40.6-36=4.6mm1 11式中： 、 机车车辆中部和端部最大容许制造宽度缩减量，毫米；2 1、 计算车辆中部和端部最大偏移量，其值为 36mm。2 1按照下式确定机车车辆距轨面某一高度处最大容许制造宽度：2B=2（ -C）0式中 2B机车车辆距轨面某一高度处最大容许制造半宽（mm） ；机车车辆限界在同一高度处最大半宽（mm） ； 0C以上计算的最大容许制造宽度缩减量 、 中较大
19、者 （计算结果若为负1 2值，令等于零） ， （mm） 。根据机车车辆限界图查得 为 1700mm【8】 ，故算得其最大容许制造宽度为03378.8mm，考所设计漏斗车车体为圆弧包板结构，没有侧柱。参考 L18 型粮食漏斗车，所以设计其最大容许制造宽度为 3360mm【9】 。按照容积及高架料仓对车辆高度的要求，车辆最大高度定为 4195mm。2.3 主要技术参数根据以上计算，初步得出车辆主要技术参数见表 2.3。载重/t 609自重/t 2324总重/t 84轴重/t 21自重系数 0.380.4容积/m 85容重/(kg/m) 705构造速度/(km/h) 120轨距/mm 1435限界
20、符合 GB146.1-1983标准轨距机车车辆限界表 2.3 车辆主要技术参数10第 3 章 车辆结构设计该车主要车体、底门卸货装置、制动装置、车钩缓冲装置、转向架等组成（见附录 1） 。参考现有 L18 型粮食漏斗车，车体选用无中梁全钢大圆弧包板整体焊接承载结构，由底架、侧墙、端墙、漏斗、底门、车顶、装货口盖等组成 【10】 。其主要梁件和板件均采用 08CuPVXt、09CuPTiRE 或与之相当的耐大气腐蚀低合金钢，车体上的铸钢件材质均选用 ZG230450 或符合 AARM201 的 B 级铸钢。3.1 车体钢结构设计3.1.1 底架组成底架采用无中梁结构，由牵引梁、枕梁、大横梁、端横
21、梁、下侧梁、端梁等组焊而成。牵引梁由两根 310 乙型钢组焊而成；侧梁为 30 型槽钢和钢板压型件组焊结构；枕梁采用双腹板箱型结构；大衡量、端衡量采用工字形单腹板结构；上心盘直径取 350mm,为提高心盘节点处的强度，上心盘和上心盘座、后从板座采用三位一体的铸钢件。同时为提高上心盘的使用寿命，上下心盘间应配有高分子合成材料的心盘磨耗盘。3.1.2 侧墙组成为增加车体容积、充分利用车辆限界，侧墙选用具有国际先进水平的圆弧包板结构，由侧板、上侧梁、隔板等组焊而成。由于车体为无中梁整体焊接承载，加入隔板能大大提高车辆强度，参照 L18 型粮食漏斗车，加入隔板的数量为三个，将车内分成四个大仓，为沟通各
22、仓使粮食能纵向流动，隔板上应开孔。上侧梁采用专用11的冷弯型钢。3.1.3 端墙组成端墙由端板、上端衡量、横带、斜撑、补墙板等组焊而成，加入斜撑能增加端墙抗冲击能力，斜撑采用 120mm 53mm5.5mm 的 12 型普通槽钢，并用压型补强板将侧板、端板和地板焊成一体，为方便工作人员上下车作业，端墙上应设有扶梯。3.1.4 漏斗及底门因为隔板将车内分成了四个大仓，所以全车需要四个漏斗，每个漏斗由漏斗板和立柱组焊成，漏斗角度为横向 42纵向 40。底门尺寸定为 350mm800mm。漏斗及底门开闭机构将在第四章详细介绍。3.1.5 车顶组成车顶采用圆弧顶结构，由车顶板和车顶弯梁、纵向梁、装货口
23、边框、车顶走台组焊而成。车顶版采用厚 3mm 的耐候钢板；车顶弯梁采用 75505 的角钢；装货口边框采用 形压型件；车顶走台由钢板网和角钢组焊而成， 供工作人员在车顶作业行走。3.1.6 装货口盖车顶设九个装货口盖，各装货口盖均可独立打开或关闭，相邻两装货口盖之间设防水盖，用于密封和防雨水，装货口盖关闭后用专门的压紧锁闭机构将装货口盖锁紧。装货口盖开闭采用铰轴翻转式结构，为了减少开闭过程中装货口盖和车顶的冲击，在铰轴处设减震缓冲装置 【11】 。123.2 车辆部件选型3.2.1 转向架根据课程设计题目要求：构造速度 120km/h 及轴重 21 吨。现有的转向架中可供选择的有转 K1、转
24、K2、转 K3 和转 K4 转向架，转 K2 转向架通过大量的试验表明其具有良好的动力性能，所以该漏斗转向架选定为转 K2 转向架。转 K2 转向架转 8A 型转向架的基础上，通过在两侧架间加装弹性下交叉支撑拉杆装置、空重车两级刚度弹簧、双作用常接触弹性旁承、心盘磨耗盘等技术设计而成的。转 K2 转向架由 型轮对、TBU-CSD-SKF-197726 圆锥滚子轴承、承载鞍、侧2架、摇枕弹簧、减震弹簧、斜楔、摇枕、下心盘、侧架下交叉支撑装置、双作用常接触弹性旁承、中拉杆式基础制动装置等主要零部件组成 【12】 。转 K2 转向架的主要结构如图 3.1 所示。主要技术参数列于表 3.1 中。转 K
25、2 转向架摇枕和侧架材料均采用 B 级钢，提高了摇枕、侧架的强度；摇枕中部腹板上开设椭圆孔，便于制动装置中的拉杆穿过；在侧架斜悬杆下部组焊交叉支撑座；侧架导框采用窄导框结构；采用卡入式滑槽磨耗板等。交叉支撑装置的四个弹性节点连线呈一矩形，限制了两侧架之间的菱形变形，提高了转向架的抗菱刚度，有利于提高转向架的运行稳定性 【13】 。转 K2 转向双作用常接触旁承由调整垫板、弹性旁承体、旁承磨耗板、垂向垫板、旁承座、滚子、纵向垫板等组成。常接触旁承在顶压力作用下，上下旁承摩擦面间产生摩擦力，左右旁承产生的摩擦力矩方向与转向架相对车体的回转力矩相反，从而达到抑制转向架蛇形运动的目的，可提高蛇形运动的
26、失稳临界速度 【14】 。131-滚动轴承装置；2-减震装置；3-侧架组成；4-摇枕组成；5-基础制动装置；6- 型轮对；7-交叉杆组成；8-双作用常接触弹性旁承；9-横跨梁组成；210-心盘磨耗盘；11-承载鞍；12-挡键；13-中心销；14-外圆弹簧；15-内圆弹簧图 3.1 装 K2 转向架组成图14轨 距 （ mm) 1435 轴 距 （ mm) 1750 轴 型最 高 设 计 速度 (km/h) 120 车 轮 直 径 (mm) 840 轴 重 （ t) 21基 本 结 构 模式 三 大 件 式 轴 承 型 号SKF-197726圆 锥滚 子 轴 承 轴 颈 中 心 距 （ mm)
27、1956侧 架 连 接 方式 交 叉 拉 杆 旁 承 型 式 常 接 触 弹 性 旁 承 旁 承 中 心 距 （ mm) 1520下 心 盘 型 式及 直 径（ mm）平 面 心 盘 ， 355心 盘 允 许 载 荷（ kN) 370.3下 心 盘 面 距 轨面 自 由 高 （ mm) 698下 心 盘 面 距下 旁 承 面 距离 （ mm)93（ 自 由 状态 ） 83（ 工作 状 态 ）斜 楔 主 摩 擦 面角 度 （ ） 0斜 楔 副 摩 擦 面角 度 （ ） 40减 震 器 相 对摩 擦 系 数0.128（ 空车 ） 0.072（ 重 车 ）制 动 杠 杆 与 铅垂 面 夹 角（ ）4
28、0 基 础 制 动 装 置制 动 倍 率 4中 梁 （ t) 4.25 主 持 设 计 单 位 齐 车 集 团 公 司表 3.1 转 K2 转向架主要技术参数转 K2 转向架摇枕悬挂采用自由高不等的摇枕内圆弹簧和摇枕外圆弹簧，参数见表 3.2 所示。在空车状态下，只压缩摇枕外圆弹簧，由于摇枕外圆弹簧刚度较小，使空车状态下的弹簧静挠度增大，可以改善空车的动力学性能。重车时，摇枕外圆弹簧的压缩量增大，当其高度与内圆弹簧的自由高一致时，内圆弹簧开始与外圆弹簧一起承载，弹簧总刚度增大，形成两级刚度悬挂特性。转 向 架型 号 弹 簧杆 径D(mm)中 径 D（ mm)有 效 圈 数n自 由 高H0（ m
29、m)每 转 向架 用 数量刚 度（ N/mm) 材 料摇 枕 外 圆弹 簧 26 122 5.05 232 10 494.6摇 枕 内 圆弹 簧 18 70 7.7 210 10 394.5减 震 外 圆弹 簧 18 98 7.7 255 4 143.8减 震 内 圆弹 簧 12 60 12.1 255 4 78.7装 K2型转 向 架60Si2CrVA表 3.2 转 K2 转向架弹簧几何参数两级刚度悬挂弹簧的特性曲线如图 3.2 所示。图中 、 分别为空车和重车状 态弹簧的静挠度， 为第一级刚度 和第二级刚度 的转折点， 为悬挂弹簧的 15当量静挠度。一般情况下，空车状态应在第一级状态下工作
30、，重车状态应在第二级状态下工作。这样在满足空重车连挂的前提下，即空重车挠度差一定时，尽可能增大了空车状态的弹簧静挠度，使空重车状态下均有较好的动力学性能 【15】 。图 3.2 两级刚度弹簧特性曲线转 K2 转向架的减震内、外圆弹簧均高于摇枕内外圆弹簧，有较大的压缩量，即使在斜楔磨耗后，仍有一定的压缩量，有利于保持减震性能和抗菱刚度的稳定。装 K2 转向架减震系统采用斜楔式变摩擦减震装置，由组合式斜楔、磨耗板和减震弹簧等组成，组合式斜楔如图 3.3 所示，由斜楔 1、垫圈 2、主磨耗板 3 组成。主磨耗板采用耐磨材料，提高了减震装置的寿命周期 【16】 。在下心盘内加装含油尼龙的心盘磨耗盘，使
31、心盘载荷分布均匀，减少了上下心盘的磨耗量。基础制动装置由左、右槽钢弓形组合式制动梁、中拉杆、固定杠杆、固定杠杆支点、游动杠杆和高磨合成闸瓦等组成。161-斜楔；2-垫圈；3-主磨耗板图 3.3 组合式斜楔3.2.2 车钩缓冲装置选型车钩缓冲装置由车钩、缓冲器、钩尾框、从板等零件组成。图 3.4 为车钩缓冲装置的一般结构形式。在钩尾框内依次装有前从板、缓冲器和后从板（有时不需要后从板） ，借助钩尾销把车钩和钩尾框连成一个整体，从而使车辆具有连挂、牵引和缓冲三种功能。1-车钩；2-钩尾框；3-钩尾销；4-前从板；5-缓冲器；6-后从板图 3.4 车钩缓冲装置17在车钩缓冲装置中，车钩的作用是用来实
32、现机车和车辆或车辆和车辆之间的连挂和传递牵引力及冲击力，并使车辆之间保持一定距离。缓冲器是用来减缓列车运行及调车作业时车辆之间的冲撞，吸收冲击动能，减小车辆相互冲击时所产生的动力作用。从板和钩尾框则起着传递纵向力（牵引力或冲击力）的作用。国内外几种主要车钩型号参数列于表 3.3 中 【17】 。2号 164 ZG230-450 450 1600-1800 2-2.5203 ZG230-450 450 2400-2600 3月 4日203 ZG25MnCrNiMo 637 3000-3300 5月 6日203 ZG29MnMoNi 780 3300 5月 6日203 QG-E1 827 3800
33、 5以 上 ， 万 吨 列 车16号 、 17号 QG-E1 827 3432 6-10， 单 元 列 车200 B级 482 2495 3月 4日200 C级 620 3295 5月 6日200 E级 827 3674 万 吨 列 车 、 组 合 列 车前 苏 联 CA-3 200 20 539 3290 5材 料 强 度 极 限（ Mpa)车 钩 静 拉 破坏 强 度 （ Kn)适 用 列 车 牵 引 质 量（ kt)13号美 国 E型车 钩 型 号 质 量 （ kg） 材 料表 3.3 国内外几种主要车钩型号、材质、静拉破坏强度及适用列车牵引总重考虑到该粮食漏斗车牵引总重在 5kt 以内
34、，所以选用 13 号车钩。图 3.5 为我国货车上使用的 13 号车钩。13 号车钩的设计较合理地安排了钩头与钩舌及钩舌与钩舌销之间的间隙。在锁闭位置时，可使钩舌销不受或较少的分担作用力，从而更充分地发挥了车钩各部材料的承载能力，故车钩的强度较大。由普通铸钢制造的 13 号车钩的抗拉破坏强度约 2.5MN 左右，当采用 AAR 标准 C 级低合金高强度铸钢时，其抗拉破坏强度可达 3MN 以上。13 号车钩钩头、钩舌及钩舌销之间的间隙配置如图 3.6 所示，钩头与钩舌上下两个牵引突缘之间的间隙 最小，两个护销突缘之间的间隙 稍大，钩耳孔与钩 1 2舌销之间的间隙 最大，及 。车钩受牵拉时，两个牵
35、引突缘最先受 3 1 2 3力，当牵引突缘受磨耗间隙增大后，它与护销突缘一起传递牵引力。当各突缘间经18磨耗后间隙均增大时，则牵引突缘、护销突缘与钩舌销三者共同承受牵引力。此外，将钩耳孔做成长圆形，既可以保证纵向的合理间隙，又避免了横向的间隙过大 【18】 。图 3.5 13 号车钩1-钩头；2-钩舌；3-钩舌销图 3.6 13 号车钩钩头、钩舌、钩舌销各部间隙缓冲器的作用是用来缓和列车在运行中由于机车牵引力的变化或在启动、制动19及调车作业时车辆相互碰撞而引起的纵向冲击和震动。缓冲器有耗散车辆之间冲击和震动能量的功能，从而减轻对车体结构和所装载货物的破坏作用，提高列车运行平稳性 【19】 。
36、缓冲器的工作原理是借助于压缩弹性元件来缓和冲击作用力，同时在弹性元件的变形过程中利用金属摩擦、液压阻尼和胶质阻尼等吸收冲击能量。我国几种主型缓冲器的性能参数如表 3.4 所示 【20】 。表 3.5 列出了车辆在不同冲击速度下需要缓冲器缓冲的冲击能量 【21】 。缓 冲 器型 号 类 型外 形 尺 寸（ mm)最 大 作 用力 （ kN) 行 程 （ mm)容 量 （ kJ)吸 收 能 量（ kJ)能 量 吸 收率 （ ）质 量（ kg）1号 摩 擦 式 514317228 580 61-68 14 10 72 1062号 摩 擦 式 514317228 1200 64-68 23-24 13
37、-14 57 1163号 摩 擦 式 568317225 900 58-60 18-20 14-17 78-85 184MX-1型 摩 擦 橡 胶式 568318226 1700 65 40-43 35-40 90 133G1型 摩 擦 式 514317228 800 73 18 13.5 75 106G2型 摩 擦 式 514317228 1630 73 42 37-41 75 116MX-2型 摩 擦 橡 胶式 563318228 1800 76 45 38 85 160MT-2型 摩 擦 式 555320227 2000-2300 83 54-65 46-55 80 175MT-3型 摩
38、 擦 式 555320227 2000 83 45 37 80 175表 3.4 我国几种主型缓冲器的性能参数5km/h 8km/h 9km/h 10km/h 12km/h 14km/h1 84 84 13-16 34-42 43-53 53-65 76-93 103-1272 93 84 14-17 35-43 45-55 55-68 79-98 108-1333 100 84 14-18 37-45 46-57 57-70 82-101 112-1384 93 93 14-18 37-45 47-58 58-71 83-102 113-1395 100 93 15-19 38-46 49-
39、60 60-74 87-106 118-1456 100 100 16-19 40-49 51-63 63-77 90-111 123-151工 况 m1/t m2/t E/kJ20表 3.5 车辆在不同冲击速度下需要缓冲器缓冲的冲击能量我国目前规定调车作业速度为 5km/h，根据缓冲器的冗余设计原则，缓冲器的允许冲击速度至少应达到 8km/h。由表 3.5 可知，当冲击速度为 8km/h 时，轴重21t、总重 84t 的货车缓冲器容量需要至少 42kJ，对照表 3.4，满足条件的缓冲器有MX-2 型摩擦橡胶式缓冲器、MT-2 型摩擦式缓冲器和 MT-3 型摩擦式缓冲器。由于MT-2 型缓冲器
40、容量达到了 65Kj,若使用会造成容量的浪费，而 MX-2 型缓冲器最大作用力要小于 MT-3 型缓冲器，且摩擦式缓冲器具有结构简单、制造方便、成本低的优点，所以该漏斗车缓冲器选择 MT-3 型摩擦式缓冲器。MT-3 型缓冲器结构如图 3.7所示 【22】 。211-箱体；2-销子；3-外固定板；4-动板；5-中心楔块；6-铜条；7-楔块；8-固定斜板；9-复原弹簧；10-弹簧座；11-角弹簧座；12-外圆弹簧；13-内圆弹簧；14-角弹簧图 3.7 MT-3 型缓冲器结构3.3 制动系统选型3.3.1 制动装置空气制动装置主管压力满足 500KPa 和 600KPa 的运用要求, 主要由 1
41、20 型控制阀、直径为 254mm 的整体旋压密封式制动缸、不锈钢嵌入式储风缸、ST2-250 型双向闸瓦间隙自动调整器、具有自防盗功能的 KZW-A 型空重车自动调整装置等组成。采用不锈钢制动管系、组合式集尘器、球芯折角塞门、编织制动软管总成、奥-贝球铁衬套、尼龙管卡垫、符合 TB/T2403-1993 的货车高摩合成闸瓦 【23】 。手制动装置采用 NSW 型手制动机，手轮直径为 300mm。手制动机与车体间采用符合运装货车（2007）163 号文件要求的专用拉铆钉连接 【24】 。1-游动杠杆组成；2-中拉杆；3-组合式制动梁；4-固定杠杆组成；5-固定杠杆支点；6-高摩合成闸瓦22图
42、3.8 转 K2 转向架基础制动装置1-不锈钢制动管；2-储风缸管；3-独立制动管；4-控制阀组成；5-中继阀;6-不锈钢嵌入式储风缸；7-传感阀；8-整体旋压密封式制动缸；9-控制管；10-截断塞门；11-单向止回阀；12-组合式集尘器；13-排风式截断塞门图 3.9 制动系统组成简图3.3.2 制动系统各组成部分介绍（1）120 型货车空气控制阀由中间体、主阀、半自动缓解阀和紧急阀等四部分组成。1.中间体：120 阀的中间体与 103 阀的中间体作用相同，是用来安装主阀和紧急阀，并用四个 M20 的螺栓和螺付将整个阀吊装在车辆底架上。还起连通列车主管、副风缸、制动缸、加速缓解风缸与主阀，紧
43、急阀的各个气路的作用。2.主阀：主阀（包括缓解阀控制着充气、缓解、制动、保压等作用，是控制阀组成中最主要的部分。它由作用部、减速部、局减阀，加速缓解阀和紧急二段阀等五个部分组成。主阀体设计为方形，外形较美观，加工时也便于装夹，为自动化23生产提供了方便条件。3.半自动缓解阀：半自动缓解阀（以下简称缓解阀）的功用是手动排出制动缸的压力空气，使制动机缓解，也可以使副风缸、加速缓解风缸等的压力空气全部排出。4.紧急阀：紧急阀的作用是在紧急制动时加快列车管的排气（紧急局减作用）使紧急制动的作可靠，提高紧急制动灵敏度和紧急制动波速。性能特点1. 列车管压力 500KPa，能适用于 600KPa。2.具有
44、充气、减速充气、缓解、加速缓解、常用制动、保压、紧急制动等作用。3.釆用直接作用方式二压力机构。4.与空重车阀配套组成空、重车的无级调整，与球芯折角塞门、密封式制动缸、双向闸瓦自动调整器、高摩擦系数合成闸瓦等高新技术配较使用。能满足最高时速为 100km、长度 1500m，重量 10000t 的重载货物列车及最高时速为 120km/h 的快运货物列车在规定距离内停车的要求。紧急制动波速达到 250km/h 以上，常用制动波速不小于 180m/s，缓解波速不小于 150m/s5. 能与 JZ-7、26-L、ET-6、DK-1 等机车制动机匹配，适应机车制动机压力保持操纵要求。6.设有半自动缓解阀
45、。7.适应环境温度范围为-5070；可在解冻库零上 110、3 小时高温解冻后，恢复常温后保持原有工作性能；低温性能为在- 50的环境温度下保持 48 小时后，在-50的低温下，保持原有工作性能。8.性能和作用能与国内现有货车阀无条件混编，与客车阀按规定进行混编 【25】 。（2）整体旋压密封式制动缸（如图 3.10 所示）包括有组成气缸的缸体和前盖，24在缸体内安装有可轴向往复移动的活塞，活塞上固定有活塞杆，活塞杆延伸穿出前盖上的孔，在孔内侧同定有弹簧座，套装在活塞杆外的缓解弹簧安装在弹簧座和活塞之间，活塞杆内安装有可在活塞杆内轴向移动的推杆，推杆的自由端与制动杆系连接，在活塞杆的自由端同定
46、有卡销，卡销上固定有弹簧挡圈，在推杆的尾端同定有挡销，挡销上固定有弹簧托，在弹簧挡圈和弹簧托之间安装有复原弹簧。本实用新型旋压密封式制动缸有利于保证闸瓦与车轮的正常间隙，解决了组合式制动梁闸瓦回复难的问题，同时预防了闸瓦的自行加力，并且造价较低、作用可靠，故障率低。1-气缸体组成；2-气缸座组成；3-活浓膜片；4-活寐组成；5-润滑套支架；6-活寐杆；7-前盖组成；8-滤尘器组成；9-弹簧座；10-前盖滤尘套组成.图 3.10 整体旋压密封式制动缸（3）KZW-A 型空重车自动调整装置 如图 3.11 所示，该装置安装在货车上取代手动空重车转换机构。它能根据车辆载重，在一定范围内自动无级地调整
47、制动缸的压力，从而有效地改善车辆的制动性能，使车辆从空车至重车的不同载重状态下的25制动率变化范围大大缩小，各车辆的制动率比较均匀。可减少混编列车在制动时车辆之间的纵向冲击力；将去人工扳动空重车手柄的繁重劳动；避免因人为错调、漏调空重车手柄而造成重车制动力不足或空车制动力过大，从而可大大减少擦轮事故，减少车轮消耗及车辆维修工作量；保证行车安全，提髙运输效率，降低运输成本，具有显著的经济效益和社会效益 【26】 。1-触头；2-复位弹簧；3-支架；4-抑制盘；5-调压弹簧；6-复原弹簧；7-触杆；8-中间体：9-模板；10-推杆；11-显示牌；12-显不弹簧；13-显示活塞；14-限压阀活塞；15-限压阀夹芯阀；16-压力弹簧；17-传感阀活塞；18-传感阀夹芯阀；19-夹芯阀弹簧。图 3.11 KZW-A 型空重车自动调整装置作用原理车辆空车时调整抑制盘下端的触头，使抑制圆盘座落在支架的圆柱形导管的顶端，而触头与基准板(横跨梁）间保持 h。间隙，并用开口销锁定，这时传感阀触杆与抑制圆盘的距离约为 6mm。基准板(横跨梁)支承在转向架侧架上与轨面的高度不变，与载重大小无关。车辆承载后，枕簧受压变形，支架和装在上面的传感阀将随
