CN103144644B - 一种铁路自翻车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁路自翻车，其特征在于，其侧门上部截面小，下部截面大，所述上部截面根据货物对侧门的最小冲击载荷计算而定。所述侧门的外倾角度增加8°至10°。所述侧门高度增加，且两侧门顶部之间的最大相对距离值在车厢下部外宽之内。本发明通过改进车厢结构，充分利用限界，增大车厢横向尺寸；在满足倾翻作业抗倾覆安全性要求的前提下，增高车厢内高。综合采用上述方式增加车厢容积，满足运输主流散粒货物的满载需要，提高运输经济效益。

Description

一种铁路自翻车

技术领域

本发明涉及一种铁路自翻车。

背景技术

铁路自翻车是把卸车设备和车辆结构结合在一起的专用车辆，适用于在铁路运输矿石、砂砾、煤块、建筑材料等散粒货物，由于装卸便捷而成为冶金、矿产等企业运装原料的专用车辆。铁路自翻车的车体部分主要由底架和车厢两大部分构成，车厢直接用于装载物料，通过安装在底架上的倾翻传动装置，通常为气缸或油缸，根据工况要求使车厢向某侧倾翻，通过安装在车厢上的侧门开闭装置，控制侧门在车厢倾翻过程中逐渐开启。目前，大载重自翻车经过多次改进和完善，已成为我国铁路上的主型货运车辆。但是仍存在下列缺陷或不足。

①装运现有主型货物车辆容积过小，运输亏吨较为严重。

以标记载重60t车厢为例，其车厢设计容积27m³，只有当货物密度在2.2t/m³以上时才能达到满载。但目前自翻车实际运输货物的密度为1.5～1.8t／m³，按平均值1.65t／m³计算，容积需要60t÷1.65t／m³=36.36m³，车厢容积短缺34.68%。因而，实际载重达不到标记载重60t。由于容积的限制，实际装载量小于设计的载重造成运能浪费，往往需要增加车次才能完成运输任务，造成运输成本增加，严重影响企业的经济效益。

②车厢结构工艺性差。

车厢各部分连接大量采用热铆结构，钻孔和铆钉工序的工作量大，采用手工钻孔和热铆接工艺十分落后，既大大提高了人工成本，不便于自动化施工，又不利于构件的优化减重，材料消耗也较多冗余，而且维修维护困难，严重污染工作环境和损害操作人员的健康。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种铁路自翻车，克服现有铁路自翻车容积小，侧翻稳定性不高的缺点。

为解决上述技术问题，本发明提供一种铁路自翻车，包括底架、车厢和侧门开闭装置，所述车厢包括车厢底架、端墙、侧门，其特征在于，所述侧门上部截面小，下部截面大，所述上部截面大小根据货物对侧门的最小冲击载荷计算而定。

上述技术方案的原理在于：

一、自翻车用于运输矿石、沙砾等散粒货物，车厢内装载的散粒货物具有一定的流动性，非卸货状态车厢内的货物对侧门的侧向压力与水压力的原理基本相同，均可用如下公式计算：

p=h·γ

式中：p—车厢内散粒货物对侧门的侧向压力

h—车厢内散粒货物深度

γ—车厢内散粒货物的密度

由此可知：车厢下部的散粒货物深度更深，对侧门的侧向压力更大，车厢上部的散粒货物深度浅，对侧门的侧向压力更小。因此，侧门可以做成上部截面小，下部截面大的结构。

二、自翻车在倾翻卸货工况，车厢上部的货物先从车厢流出，车厢内的货物自上而下逐渐流出车厢。车厢内的货物从车厢流出时，货物对侧门上部产生冲击载荷，使车厢出现晃动。

在寻求减小冲击载荷对侧门影响的解决方法时发现：根据材料力学中冲击载荷的产生原因和计算方法，冲击载荷为：

P_d=K_d·P_j

式中：P_d—侧门承受的冲击载荷。

K_d—冲击动荷系数。

P_j—货物对侧门的静压力。

其中，冲击动荷系数：

$K_d=1+\sqrt{1+\frac{2\·H}{\mathrm{\δ}}}$

式中：H—自翻车倾卸过程中车厢内货物从其最高位置滚落至侧门上部的高度差。

δ—侧门上部的变形量。

由上述公式可知：减小冲击载荷的最有效的措施是在弹性变形的范围内增大侧门上部的变形量δ。

而要增大变形量δ就需要降低侧门上部结构刚度。结构刚度大小与结构的惯性矩大小成正比，结构的惯性矩大小又与结构的截面尺寸成正比。因此，在保证结构的强度和在弹性变形的范围内变形，减小侧门上部的截面尺寸，可以降低侧门上部的刚度，进而可以降低倾卸作业中车厢内散粒货物对侧门产生的冲击载荷，降低车厢应力，减轻车厢的晃动，提高倾卸作业的安全性。而现有技术为了抗击冲击载荷，采取将侧门上部做厚，截面做大，提高其强度，结果反而加剧了车厢卸货时的晃动和不稳定性。

三、因此，适当减小侧门上部的截面尺寸还带来下列优点：增大车厢内腔的空间，增加车厢容积；侧门受力更加合理；减轻侧门自重，节省材料；降低车厢重心高度，提高倾翻稳定性；倾卸作业时增大侧门板的卸货倾角，增大卸货流量，提高卸货效率。

进一步改进的，所述侧门的外倾角度增加8°至10°，这样增大了车厢容积。

更加优化的，所述侧门高度增加，且两侧门顶部之间的最大相对距离值在车厢下部外宽之内。

所述侧门开闭装置为曲柄连杆式，安装在车厢底架的下方。

所述端墙的上端梁、端柱、角柱、端墙板为组焊连接。端墙板与车厢底架间为全钢焊接连接。

所述车厢底架的端梁、中梁、侧梁、曲柄吊架、大横梁、小横梁、地板相互焊接连接。

本发明通过改进车厢结构，充分利用限界，增大车厢横向尺寸；在满足倾翻作业抗倾覆安全性要求的前提下，增高车厢内高。综合采用上述方式增加车厢容积，满足运输主流散粒货物的满载需要，提高运输经济效益。

通过采用短曲柄式侧门开闭装置提前侧门全开角，通过增大侧门倾角增大卸货坡度，两种方法并用，增大了卸货流量，减少了堆积在侧门板上方的货物体积和重量，增大了车厢倾翻卸货作业的抗倾覆稳定性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。

图1为现有60t铁路自翻车a与本发明的铁路自翻车b的结构对比示意图；

图2为本发明的铁路自翻车车厢的结构示意图；

图3为本发明的铁路自翻车车厢侧门的立体结构示意图；

图4为本发明的铁路自翻车车厢端墙的立体结构示意图；

图5为本发明的铁路自翻车车厢底架的立体结构示意图；

图6为本发明的铁路自翻车底架的立体结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，由于现有自翻车装卸货配套设施长度已经固定，为与现有设施配套使用，车辆的长度不宜变化。

由于载重60t的自翻车的最大宽度为3280mm，车厢下部外宽已经接近限界，难以再加宽，但顶部的最大外宽为3164mm，每侧距限界有118mm的间距，在宽度方向有少量增加空间。

经过分析，侧门的上侧梁载荷较小，可以减小截面尺寸，为充分利用横向空间，缩小侧门上侧梁的横向截面尺寸，增大承载大的下侧梁的断面尺寸。当保持车厢内长不变，在增加车厢内宽和内高时，相应增加了车厢的横向截面面积。载重60t的自翻车的车厢截面积为2.42m²，车厢的横向截面面积应不小于：2.42m²×（1+34.68%）=3.26m²，车厢容积增大后，运输平均密度为1.65t/m³的铝矿石的实际载重达到60t，满足用户要求满载运输的要求，提高运输效益。

现有载重60t的自翻车的侧门板与车厢地板间的夹角为96.3°。当车厢上部内宽增大后，在非倾翻工况，侧门板与车厢地板间的夹角增大至104.3°至106.3°，即侧门板上部外倾增大8°至10°，折页开启同样的角度时，侧门板向下倾斜增大8至10°，有利于侧门板上的货物滑出侧门。

如图2所示，载重60t的自翻车的车厢为铆焊混合结构，为简化制造工艺，将车厢改进为为全钢焊接结构，由车厢底架1、侧门2、端墙3部件组成。

如图3所示，侧门由侧门板3A、上侧梁3B、下侧梁3C、折页3D等组焊而成。与载重60t的自翻车的侧门相比，主要改进是：增大侧门外倾角度；为适应车厢增加内高的变化，侧墙高度相应增高；与侧门开闭装置匹配。侧门开闭装置采用曲柄连杆式，该装置安装在车厢底架的下方。

如图4所示，端墙由上端梁2A、端柱2B、端墙板2C、角柱2D等组焊而成。与载重60t的自翻车的端壁相比，主要改进是：为适应车厢增加内高和侧门外形的变化，端墙高度相应增高，上端宽度加宽；与车厢底架间的连接由铆焊混合结构改全钢焊接结构；端柱和角柱截面形状由L形改为U形增强抗弯强度。上端梁由Q235A的槽钢改为高强耐候钢板材压型件；端墙板材质由Q235A改为高强耐候钢。

如图5所示，车厢底架由端梁1A、中梁1B、侧梁1C、曲柄吊架1D、大横梁1E、小横梁1F、地板1G等组焊而成。与载重60t的自翻车的车厢底架相比，主要改进是：地板由热铆连接改为焊接连接，中梁由材质为Q235A的工字钢改为材质为高强耐候钢的冷弯矩形管或H型钢。横梁由Q235A的热轧槽钢改为高强耐候钢板材压型件，抑制肘吊承板改为曲柄吊架。

如图6所示，底架为全钢焊接结构，底架的端梁5、中梁6、枕梁7、倾翻气缸架8采用焊接组合而成，中梁为两根H型钢制成鱼腹形，加上、下盖板组焊成箱形结构，枕梁为变截面箱形结构。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种铁路自翻车，包括底架、车厢和侧门开闭装置，所述车厢包括车厢底架、端墙、侧门，其特征在于，所述侧门上部截面小，下部截面大，所述上部截面大小根据货物对侧门的最小冲击载荷计算而定；所述侧门外倾角增加；所述侧门开闭装置为曲柄连杆式，安装在车厢底架的下方；所述侧门的外倾角度增加8°至10°；其中，在非倾翻工况，侧门板与车厢地板间的夹角增大至104.3°至106.3°，折页开启同样的角度时，侧门板向下倾斜增大8°至10°；所述侧门高度增加，且两侧门顶部之间的最大相对距离值在车厢下部外宽之内。

2.根据权利要求1所述的铁路自翻车，其特征在于，所述端墙的上端梁、端柱、角柱、端墙板为组焊连接，端墙板与车厢底架间为全钢焊接连接。

3.根据权利要求1所述的铁路自翻车，其特征在于，所述车厢底架的端梁、中梁、侧梁、曲柄吊架、大横梁、小横梁、地板相互焊接连接。