CN102358311B - 适应大集重能力的铁路货车用中梁组成 - Google Patents

适应大集重能力的铁路货车用中梁组成 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适应大集重能力的铁路货车用中梁组成，其特征在于：它包括两根由H型钢做成的鱼腹型中梁，中梁两腹板内侧间距为400～600mm，通过中梁隔板连接；所述中梁鱼腹部截面高度在700mm以上，向两端逐渐降低，在中梁两端部的腹板间内嵌“几”字型内牵引梁，所述内牵引梁的内侧间距为350mm。本发明由两根鱼腹型H型钢中梁和嵌套帽型内牵引梁组焊成嵌套式双腹板中梁结构，两根鱼腹型H型钢中梁的腹板间距可扩大到400～600mm，实现了较宽翼边的大型型钢做中梁，保证了中梁隔板焊接的操作空间，大型型钢的中梁组焊可使中梁获得较大的刚度和强度，适应80t或90t级集重能力的铁路货车；由嵌套帽型钢内牵引梁实现了350mm车钩缓冲装置的安装套口。

Description

适应大集重能力的铁路货车用中梁组成
技术领域
本发明涉及一种铁路货车用的中梁结构，适应于集重能力大的车体，可使车辆的集重能力从70t级提升到80t或90t级。 
背景技术
随着“速、密、重”并举的跨越式发展，铁路货车实现了60t级向70t级的技术提升，并向着80t级乃至90t级发展，车辆性能要求越来越高。并且，为充分发挥铁路运输距离长、耗能低的优点以推进物流产业的进步，铁路货车的适载范围也在不断扩大，诸如发电机转子、大型钢卷等高密度的货物不断进入铁路运输的范畴，这就对铁路货车的集重能力提出了较高的要求，既有铁路货车的集重能力70t/5m已不能满足要求，集重能力需要向80t/5m、乃至90t/5m发展。 
铁路货车车体主要承载部件有中梁组成、侧梁组成和枕梁组成，其中中梁组成作为车体的主骨干，承担了车辆60％～70％的载重，是车体的核心部件，其结构强度直接影响车辆载重和集重的性能。纵观集重能力较大的既有铁路货车的中梁结构，多采用2片H型钢与板材焊接的箱型结构，这种结构的截面系数大，具有较大的刚度和强度，但是这种典型结构的扩大受到诸多因素限制。首先，因受冶金技术、成型技术影响，中梁型钢的材料性能等级提高不大，材料屈服极限最大只能达到450MPa，通过材料的提升来提高中梁性能不具有可行性。其次，中梁端部的间距作为连接车辆用的车钩缓冲装置的套口，其值是固定的350mm，该间距较小则会与中梁隔板焊接所需操作空间形成矛盾。若采用更大高度的H型钢，因受轧制成型影响，H型钢翼边宽度势必要增大，2片中梁的翼边间距不能保证隔板焊接的操作空间，所以既有车辆的H型钢截面高度最大值只能达到700mm。 
针对型钢的局限，既有车辆的中梁组成有全用钢板拼焊的形式，但这种方式焊接变形的影响难以控制，且对焊缝质量、工装设备的要求非常严格，制造工艺难度大。另外，一味增大截面高度还会侵入下部限界，否则需要提高车辆承载面高度，造成重心上移，对车辆的运行品质不利。 
受中梁强度和刚度的局限，既有货车只能相应增大侧梁截面来提高车体的整体刚度，往往侧梁与中梁截面一样高，造成的问题就是侧梁下部距限界的空间太小，不便于列检人员进入车下检查，对列检工作的效率影响较大，成为集重大的铁路货车的典型问题。 
综上所述，为提高铁路货车的集重能力，必须提高中梁的截面性能，需要在 克服可用材料的局限性、保证中梁结构固有特性的前提下，增大中梁抗弯、抗扭能力以保证结构的稳定性，并解决运用问题。 
发明内容
为了解决上述问题，本发明目的是提供一种适应大集重能力的铁路货车用中梁组成，采用增大2片H型钢间距、增大型钢截面高度的方式来保证中梁焊接，提高中梁截面性能，同时采用嵌套式双腹板牵引梁来保证车钩缓冲装置的套口尺寸要求，使得中梁仍具有固定结构特性，又具有较大的刚度和强度，满足车体集重能力提高的要求。 
具体讲，本发明采取以下技术方案：一种适应大集重能力的铁路货车用中梁组成，其特征在于：它包括两根由H型钢做成的鱼腹型中梁，中梁两腹板内侧间距为400～600mm，通过中梁隔板连接；所述中梁鱼腹部截面高度在700mm以上，向两端逐渐降低，在中梁两端部的腹板间内嵌“几”字型内牵引梁，所述内牵引梁的内侧间距为350mm。 
所述内牵引梁的顶面与中梁上翼边的下平面焊接，所述内牵引梁的下翼边与中梁下翼边焊接。 
所述内牵引梁上固定有前从板座和后从板座。 
在所述中梁腹板上，将对应前从板座和后从板座的位置分别掏空，一从板座孔加强梁，一端与内牵引梁焊接，另一端穿过掏空的腹板，在外侧与中梁腹板焊接。 
在所述内牵引梁里侧终端，设置一枕中隔板，所述枕中隔板连接于中梁两腹板间，与腹板外侧的车体枕梁位置对应。 
所述枕中隔板及中梁底部连接一心盘垫板，心盘垫板上安装心盘。在心盘垫板和中梁上连接一枕后心盘加强板。 
对应车体枕中位置，在所述中梁上翼边覆盖枕中连接板。 
在所述中梁鱼腹部上翼边间覆盖上盖板，下翼边间覆盖下盖板组成箱型结构。 
所述中梁端部的下翼边切除。 
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由两根鱼腹型H型钢中梁和嵌套帽型内牵引梁组焊成嵌套式双腹板中梁结构，两根鱼腹型H型钢中梁的腹板间距可扩大到400～600mm，实现了较宽翼边的大型型钢做中梁，保证了中梁隔板焊接的操作空间，大型型钢的中梁组焊可使中梁获得较大的刚度和强度，适应80t或90t级集重能力的铁路货车；由嵌套帽型钢内牵引梁实现了350mm车钩缓冲装置的安装套口。2、鱼腹型中梁由截面高度700mm以上的大型热 轧H型钢切制成鱼腹形，保证中梁中部高截面以使中梁获得高刚度的同时，又使其端部截面满足地板面高和转向架高的双重限制，中梁截面的有效过渡实现了结构应力的过渡，消除了绗架结构截面变化处的焊缝，缓解应力集中水平，使中梁受力均匀，可提高中梁主体的质量和寿命。3、内牵引梁上铆接前从板座和后从板座，将中梁腹板对应前从板座和后从板座处掏空，掏空面积足够前从板座和后从板座与内牵引梁的铆接空间，并且镶制门框型从板座孔加强梁，连接内外腹板，实现了牵引梁双腹板的连接，部分纵向力可通过从板座孔加强梁传递到中梁腹板，纵向力在双腹板作用下可消除牵引梁的应力集中，改善牵引梁的受力状况。4、内牵引梁纵向终止到枕中隔板，枕中段采用个枕中隔板连接鱼腹型中梁的腹板内侧，使得部分纵向力可通过枕中隔板传递到外腹板。5、枕中隔板与心盘垫板、枕中连接板一起连接中梁，形成箱型结构既实现了垂向的心盘支撑，又为横向的车体枕梁结构连接贡献了强大的结点，保证了垂向、横向、纵向力合成点的足够强度。6、中梁鱼腹部由中梁腹板、中梁隔板、中梁下盖板、中梁上盖板组焊成箱型结构，因而具有较大的垂向、横向和扭转刚度。7、中梁的两端，外侧下翼边可部分切除以满足转向架基础制动的操作需求。 
附图说明
图1为本发明立体示意图(取消中梁下盖板)； 
图2为本发明主视示意图； 
图3为本发明俯视示意图； 
图4为中梁端部与内牵引梁的结构示意图； 
图5为从板座孔加强梁安装示意图； 
图6为枕中隔板安装示意图(取消一根鱼腹型H型钢中梁)； 
图7为中梁枕中部结构示意图； 
图8为中梁上盖板和枕中连接板安装示意图； 
图9为中梁鱼腹部横截面示意图。 
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。 
如图1～3所示，本发明包括：由两根H型钢所做的鱼腹型中梁1，位于中梁两端腹板内的内牵引梁2，固定在内牵引梁上的前从板座3、后从板座4和从板座孔加强梁5，位于内牵引梁2后方中梁腹板内的枕中隔板6和心盘垫板7，安装在心盘垫板上的上心盘8和枕后心盘加强板9，以及位于中梁上翼边间的枕中连接板10，位于中梁中部腹板内的中梁隔板11，位于中梁顶部的上盖板12、底部的下盖 板13。 
鱼腹型中梁1由截面高度700mm以上的大型热轧H型钢切制成鱼腹型，其中，中部截面高度不变，成为鱼腹部，向两端逐渐变低经枕中部，最后形成牵引部，牵引部内侧的下翼边切除，使得整根中梁看起来像是鱼腹形状。两根相同鱼腹型中梁1并排放置，其腹板内侧间距可根据强度要求、型钢翼面宽度和车辆零部件布局控制在400～600mm之间。 
在牵引部腹板内侧设置一“几”字型嵌套内牵引梁2。内牵引梁2为冷弯或热轧钢，内牵引梁2的两腹板内侧间距为固定的350mm，满足车辆车钩缓冲装置的套口要求。如图4所示，内牵引梁2的顶面与中梁牵引部上翼边的下平面焊接在一起，内牵引梁2的下翼边与中梁1的下翼边对接焊，因而，中梁的牵引部与内牵引梁形成了嵌套式双腹板牵引梁结构。这种形式的嵌套式双腹板牵引梁具有较大的抗冲击能力，可承受大载重货车运行中产生的更大的纵向牵引和纵向冲击力。 
在内牵引梁2的内侧布置车辆牵引、缓冲装置所需的前从板座3和后从板座4，并采用铆接形式使前从板座3和后从板座4与内牵引梁2固定为一体。为了增强内、外牵引梁的连接强度，并实现从板座铆接作业空间需求，在中梁牵引部腹板上，将对应前从板座3和后从板座4的位置掏空，并在掏空腹板边缘镶制门框型的从板座孔加强梁5，从板座孔加强梁5的一端与内牵引梁2焊固，另一端穿过掏空的腹板，在外侧与中梁牵引部腹板焊固。从板座孔加强梁5与内、外牵引梁的位置关系可见图5所示。 
内牵引梁2在纵向方向的长度终止于最外端的枕中隔板6，枕中隔板6连接于中梁1的两腹板内侧，与腹板外侧的车体枕梁结构的腹板对齐，如图6所示，枕中隔板6在中梁的两端各设置2个，共4个。设置枕中隔板6的位置也即中梁鱼腹部与牵引部间的枕中部，如图7，是车体枕梁与中梁组成交接的位置，该段是纵向力向横向传递、垂向力向牵引梁传递的结点。大载重货车运行中产生的纵向牵引和纵向冲击力一路从前从板座3或后从板座4向内牵引梁2、枕中隔板6，继而向中梁1、车体枕梁、侧梁传递；一路通过从板座孔加强梁5直接向中梁1，继而向车体枕梁、侧梁传递。纵向力传递发散的结构有利于避免中梁牵引梁的局部应力集重，保证结构的运用可靠性。 
如图1所示，枕中隔板6及中梁底部连接心盘垫板7，心盘垫板7作为上心盘8的座板，通过铆接形式使上心盘8固定在心盘垫板7上。上心盘8与转向架下心盘配合，实现车体在转向架上的定位、传力。为配合上心盘的支撑，并增加鱼腹型中梁1在鱼腹变化部位的局部强度，在上心盘处增设有枕后心盘加强板9，分左、 右两块连接心盘垫板7和中梁1。对应枕中位置，在中梁1上翼边间设置枕中连接板10，如图8所示，使得中梁枕中部由中梁1、枕中隔板6、心盘垫板7及枕中连接板10一起形成箱型结构，增加了中梁枕中结构的连接强度，提高了中梁该位置的抗扭、抗菱变形。 
在中梁鱼腹部，两腹板间设置有多个中梁隔板11，上翼边间设置中梁上盖板12，下翼边间设置中梁下盖板13组成箱型结构，如图9所示，增强中梁垂向、横向和扭转刚度，使中梁具有足够的强度和刚度以承受牵引梁传递来的纵向力，并承受侧梁、枕梁及各横向梁传递来的集装箱载重的垂向作用力。 
在鱼腹端，两根中梁1的外侧下翼边可部分切除以满足转向架基础制动的操作需求。 

Claims (8)

1.一种适应大集重能力的铁路货车用中梁组成，其特征在于：它包括两根由H型钢做成的鱼腹型中梁，中梁两腹板内侧间距为400～600mm，通过中梁隔板连接；所述中梁鱼腹部截面高度在700mm以上，向两端逐渐降低，在中梁两端部的腹板间内嵌“几”字型内牵引梁，所述内牵引梁的内侧间距为350mm；所述内牵引梁上固定有前从板座和后从板座，在所述中梁的腹板上，将对应所述前从板座和后从板座的位置分别掏空，一从板座孔加强梁，一端与所述内牵引梁焊接，另一端穿过掏空的腹板，在外侧与所述中梁的腹板焊接。
2.如权利要求1所述的适应大集重能力的铁路货车用中梁组成，其特征在于：所述内牵引梁的顶面与中梁上翼边的下平面焊接，所述内牵引梁的下翼边与中梁下翼边焊接。
3.如权利要求1所述的适应大集重能力的铁路货车用中梁组成，其特征在于：在所述内牵引梁里侧终端，设置一枕中隔板，所述枕中隔板连接于中梁两腹板间，与腹板外侧的车体枕梁位置对应。
4.如权利要求3所述的适应大集重能力的铁路货车用中梁组成，其特征在于：所述枕中隔板及中梁底部连接一心盘垫板，心盘垫板上安装心盘。
5.如权利要求4所述的适应大集重能力的铁路货车用中梁组成，其特征在于：在心盘垫板和中梁上连接一枕后心盘加强板。
6.如权利要求1所述的适应大集重能力的铁路货车用中梁组成，其特征在于：对应车体枕中位置，在所述中梁上翼边覆盖枕中连接板。
7.如权利要求1所述的适应大集重能力的铁路货车用中梁组成，其特征在于：在所述中梁鱼腹部上翼边间覆盖上盖板，下翼边间覆盖下盖板组成箱型结构。
8.如权利要求1所述的适应大集重能力的铁路货车用中梁组成，其特征在于：所述中梁端部的下翼边切除。
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